[發(fā)明專利]黑體空腔輻射源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010164116.0
• 申請(qǐng)日: 2010-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN101873728A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫堅(jiān);鄒超;吳娟;陳樂;崔志尚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量學(xué)院
• 主分類號(hào): H05B3/00
• 分類號(hào): H05B3/00;H05B3/02;G01J5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種黑體空腔輻射源。

背景技術(shù)

隨著紅外探測器技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外測溫儀得到了越來越廣泛的應(yīng)用。前幾年，“非典”以及“H1N1流感”的流行大大的加快了這一進(jìn)程，使得我國使用紅外測溫儀的數(shù)量急劇的增加，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前在我國多種場所使用的紅外測溫儀的數(shù)量已超過30萬臺(tái)。現(xiàn)在，紅外測溫儀總的趨勢是向快速、長波以及中溫、常溫、低溫領(lǐng)域發(fā)展，而這過去一般只用于500℃以上的短波區(qū)域。

紅外測溫儀可分為單色(窄波段)和全輻射(寬波段)兩種。目前，我國進(jìn)口甚多、種類繁雜、性能各異。這大大增加了計(jì)量校準(zhǔn)發(fā)面的難度。毫無疑問，準(zhǔn)確的對(duì)各種紅外測溫儀進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)與分度對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量以及保證人體健康都具有重要意義。

目前，紅外測溫儀的計(jì)量校準(zhǔn)與分度主要是使用黑體爐。所謂黑體爐，一般是使用三段繞組進(jìn)行加熱和控溫的爐子，并在爐內(nèi)置入黑體空腔。由于結(jié)構(gòu)和控溫技術(shù)的限制，黑體空腔內(nèi)的溫度均勻性較差以及溫度波動(dòng)度較大，特別的用在中低溫的情況下。這樣，黑體空腔發(fā)射率只能達(dá)到0.99左右，限制了紅外測溫儀計(jì)量校準(zhǔn)與分度準(zhǔn)確度的提高。因此，研制一種新型的、實(shí)用的、中低溫黑體輻射源是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種黑體空腔輻射源，該黑體空腔輻射源改善了黑體空腔的溫度分布，使之具有等溫的特征，從而大大提高了黑體空腔的發(fā)射率。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括內(nèi)置液體介質(zhì)的液體恒溫器、液體恒溫器內(nèi)裝有黑體空腔和控溫裝置、泵和標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)；所述的黑體空腔包括內(nèi)壁涂有黑色漫反射涂層的空腔內(nèi)殼和空腔外殼，在液體恒溫器內(nèi)同軸安裝前端為圓錐形空腔后端為圓柱形空腔的空腔內(nèi)殼，空腔內(nèi)殼外裝形狀相同的空腔外殼，空腔內(nèi)殼與空腔外殼之間形成等間距的空心夾層，空腔內(nèi)殼的端面與液體恒溫器的外壁連接；所述的泵包括泵殼、葉輪、泵軸和電機(jī)，空腔外殼的圓錐形空腔開口與泵殼連通，泵殼通過開口與液體恒溫器連通，安裝在泵殼內(nèi)的葉輪經(jīng)泵軸與安裝在液體恒溫器上的電機(jī)相連接，標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)通過空腔外殼頂端的開口置于空心夾層內(nèi)，空腔外殼等分開有開口。

所述空腔內(nèi)殼的圓柱形空腔的直徑與長度之比不大于1/4，圓錐形空腔的錐角為120度。

所述空腔外殼等分開有多個(gè)開口其六個(gè)圓心角均為30度。

所述空腔內(nèi)殼和空腔外殼材料為鋁合金。

所述液體介質(zhì)為水或凝固點(diǎn)高于-50℃且沸點(diǎn)低于300℃的油。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明通過增加空腔外殼和泵，使恒溫器內(nèi)的液體介質(zhì)可以在空腔內(nèi)殼和空腔外殼之間的空心夾層內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，改善了黑體空腔的溫度分布，使之具有等溫的特征，從而提高黑體空腔的發(fā)射率。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種高發(fā)射率，高穩(wěn)定度，具有漫反射和等溫特征的新型的黑體空腔輻射源，其主要技術(shù)指標(biāo)：

a)溫度范圍：-50℃～300℃；

b)黑體空腔發(fā)射率：0.996以上；

c)空腔內(nèi)壁表面發(fā)射率：0.9；

該黑體空腔輻射源適用于紅外測溫儀的計(jì)量校準(zhǔn)與分度，在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量院以及相關(guān)的工業(yè)部門具有廣泛的用途。

附圖說明

圖1是本發(fā)明黑體空腔輻射源結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明黑體空腔輻射源空腔外殼前端的剖面圖。

圖中：1、液體恒溫器，2、圓柱形空腔，3、圓錐形空腔，4、空腔內(nèi)殼，5、空心夾層，6、空腔外殼，7、開口，8、標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，9、開口，10、泵殼，11、開口，12、葉輪，13、泵軸，14、電機(jī)，15、控溫裝置，16、液體介質(zhì)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的關(guān)鍵部件是黑體空腔。為了把標(biāo)準(zhǔn)器的量值準(zhǔn)確地傳遞到被檢的紅外測溫儀，黑體空腔的發(fā)射率(包括有效發(fā)射率和積分發(fā)射率)必須非常接近于1。鑒此，采取了如下措施：

1.黑體空腔設(shè)計(jì)

a)設(shè)計(jì)成帶錐形底部的圓柱形空腔。加上錐形地有助于增加腔的多次反射的機(jī)會(huì)，從而提高黑體空腔的發(fā)射率；

b)腔口直徑與腔體長度的比例值不大于1/4，即D/L≤1/4。理論上，該比值越小，空腔發(fā)射率越高。考慮到實(shí)際的校準(zhǔn)與分度情況，1/4是一個(gè)合理的選擇；

c)恒溫器內(nèi)的腔壁周圍設(shè)計(jì)一夾層。這樣，使恒溫器的流體介質(zhì)可以在黑體空腔的夾層內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，從而大大改善了黑體空腔內(nèi)的溫度分布，使之具有等溫的特征。與非等溫腔相比，等溫腔的發(fā)射率要高出許多。

2.工藝處理