水冷黑体外壳及其断水报警

工作温度高于室温的黑体,如果它的外壳温度不是室温,用来检测红外元件或定标红外仪器,来自黑体外壳的辐射将起干扰作用,使测量受到严重影响。故作为一个红外标准辐射源—黑体,降温的外壳机构是不可忽视的。     

黑体设计

黑体是检测红外探测器性能优劣的重要工具。如何设计一合理而又适用的黑体是红外工作者较为关心的问题。本文就此谈点看法,供读者参考。图1是一结构完整的黑体,它由腔体、芯子、外壳和辐射调制器四大部件组成。腔体为镜     

黑体设计中应考虑的若干问题

黑体辐射源是红外测试实验室的基本设备之一,目前它广泛应用于各种红外系统的绝对辐射标定中。作为辐射标定的基准,黑体辐射源的正确设计是十分重要的问题。根据我们研制500～1300K小型标准黑体辐射源的情况,本文着重讨论黑体设计中应注意的几个问题。黑度要求的确定对黑体黑度的要求主要应从其有用辐射功率的准确度来考虑。黑体发出的辐射功率由两部分组成,一是黑体的自身热辐射,二是对外界杂散辐射的反射。若以B(λ、T_b)表示绝对黑体的光谱辐射通量密度、以W_(Oλ)表示到达     

基于集成黑体法1000～1500℃石墨材料高温红外光谱发射率测量

建立了基于集成黑体法的材料高温红外光谱发射率测量理论模型,重点讨论了不等温集成黑体空腔有效发射率、观测因子、样品材料外推温降因素的影响.基于集成黑体法搭建了以傅里叶红外光谱仪为红外辐射探测系统的高温红外光谱发射率测量装置.基于蒙特卡罗光线追迹法数值开展了集成黑体有效发射率数值模拟,并进行了实验验证.讨论了辐射源尺寸效应...     

冰点槽空腔黑体辐射源实验研究

使用铜圆柱圆锥形黑体辐射源空腔 ,F500型高精 密温度测温仪和TRTⅡ辐射温度计,搭建冰点槽黑体辐射源及性能测试系统,完成冰点黑体 辐射源空腔温度 的均匀性和稳定性实验。实验验证了冰点条件下黑体辐射源空腔用于红外辐射温度计校准, 利用冰点开展 量值传递的可行性。实验测得冰点槽黑体辐射源空腔温场环境稳定性在0.001min, 均匀性不超过 0.001℃,黑体辐射源空腔腔底稳定性为0.03min,均匀性优于0.024℃,验证了 在给定的气压条件下, 可利用基于冰点作为冰点槽黑体辐射源固定点,其性能良好,可用于红外辐射温度计在冰点 的稳定性测试和校准。     

基于控制环境辐射的黑体辐射源发射率测量方法研究

介绍了中国计量科学研究院基于控制环境辐射的黑体辐射源发射率测量原理、方法和装置的研究进展。基于普朗克黑体辐射理论,建立了控制环境辐射的黑体辐射源发射率测量方法的理论模型,并且搭建该测量装置,研究了该方法测量黑体辐射源发射率的结果和影响因素。利用该系统测得的黑体辐射源发射率测量的结果与理论模拟的结果高度吻合,测量重复性(标准偏差)达到0.07%。实验结果表明该方法在测量黑体发射率时不受热辐射环温度重复性的影响,当热辐射环温度与被测黑体温度的差异足够大时,热辐射环温度的变化对黑体发射率测量结果的影响可以满足应用的需求。该方法具备热红外遥感载荷在轨定标黑体的发射率测量的应用潜力,为我国红外遥感在轨定标系统定量化水平的提高提供重要技术基础。     

大气污染的红外激光监视技术

在激光器问世以前，光谱学方法一直没有重大的改变。实验采用一个热体作辐射源，按普朗克黑体辐射定律在整个光谱范围内连续地辐射。采用一个色散元件（如光栅或棱镜）和其后的一个狭缝来选取一小段光频。这种方法的能量转换效率很低，特别是在红外区，因为它处于高温黑体辐射源能量分布曲线的尾部。红外区的光谱亮度(功率/光谱宽度)低，约比可见光低6个数量级，加之历来缺乏灵敏的红外探测器，这就给红外带来了光谱波段内的“灰姑娘”的名声。     

黑体腔口辐射均匀性的两个判据

1860年基尔霍夫提出:对于一个理想黑体,“重要的是密封腔要真正等温,小孔的面积应比密封腔内表面的面积小得多”。按照上述设想研制的黑体,其腔口辐射可按均匀圆光斑来处理。但是,实际使用的许多黑体,腔体有一定的温度梯度,由于测试的需要,黑体光阑有一定大小,在这种情况下,其腔口处的辐射已不能按均匀圆光斑来考虑。本文发展了一套腔口辐射不均匀的黑体辐射计算公式。为了比较实际黑体与理想黑体     

精密黑体辐射标准源

在红外技术中,黑体是一种有用的热辐射参考源,红外器件参数检测和红外整机性能评价的精度和一致性,很大程度上均依赖于辐射数据的准确性。经验指出,制造一个具有达到黑体特性的辐射标准源,比建造任何相同精度的非黑体源(如标准灯等)简单得多。因此黑体辐射标准源,广泛用于辐射仪器绝对测量的标定;用于标定红外热象仪和红外测温仪的温度;用于标定红外辐射计、红外和激光能量计、功率计的辐射能量和辐射功率;用于标定光度计、高温计的辐射功率和辐射温度等。辐射源的光谱辐射度分布应符合不同温度     

基于集成黑体法的1 000~1 500℃石墨材料高温红外光谱发射率测量

建立了基于集成黑体法的材料高温红外光谱发射率测量理论模型,重点讨论了不等温集成黑体空腔有效发射率、观测因子、样品材料外推温降因素的影响。基于集成黑体法搭建了以傅里叶红外光谱仪为红外辐射探测系统的高温红外光谱发射率测量装置。基于蒙特卡罗光线追迹法数值开展了集成黑体有效发射率数值模拟,并进行了实验验证。讨论了辐射源尺寸效应、光谱响应度线性度等非理想因素对集成黑体法高温光谱发射率测量的影响。开展了石墨材料在1 000℃、1 300℃、1 500℃的红外光谱发射率实验研究,并与已公开发表的测量结果进行了比对。本文结果与文献数据优于5%的良好一致性,验证了集成黑体方法在高温发射率测量中的可行性。     

一种大型黑体辐射源测控系统的设计

为了满足近年来国内飞速发展的红外测控的定标需求,设计出了一种能满足更宽大视场角以及更高分辨率红外探测系统的测控定标用黑体辐射源的测控系统。采用7075冷处理锻压合金制成该大型黑体辐射源的面本体黑体辐射面,其有效辐射面积达到1200 mm×1200 mm。对于该尺寸的大型黑体辐射源,国内并没有现成的测控控制方法与手段来验证其技术指标是否达到设计要求。根据大型黑体的主要技术指标要求,给出了黑体测控及控制方法,并通过实际测控取得的数据验证了黑体测控系统的准确性。     

基于高温黑体的傅里叶光谱测量系统响应度分段线性标定

傅里叶红外光谱仪（FTIR）光谱响应度的标定工作是FTIR红外光谱精准测量的基础。基于中国计量科学研究院（NIM）的ThermoGage HT9500型高温基准黑体辐射源,对NIM搭建的FTIR高温黑体红外辐射特性测量系统的光谱响应度,通过分段线性标定法进行了标定实验。建立并描述了FTIR测量高温黑体红外辐射特性系统响应度函数标定模型,并通过测量的黑体辐射源在1 273~1 973 K温区、1~14 m宽频谱内的红外光谱,对FTIR测量系统的光谱响应度进行了标定实验研究。结果表明:分段线性标定FTIR红外光谱测量系统方法具有良好可靠性。1 373~1 873 K温区的测量光谱与基于黑体标定的计算光谱在1~14 m频谱内平均偏差优于1%,黑体光谱辐射亮度峰值波长上反演得到的黑体计算温度与实际温度偏差优于0.45%。     

红外系统光谱匹配因数

本文从最基本的红外系统－探测器对辐射源的响应出发，导出了辐射源组合系统的光谱匹配因数表达式。并在１￣１４μｍ波段范围内计算了常用红外探测器ＨｇＣｄＴｅ、ＩｎＳｂ、Ｐｂｓ对３００Ｋ、５００Ｋ、８００Ｋ、１０００Ｋ黑体辐射的光谱匹配因数。总结了这些红外探测器对不同温度黑体辐射光谱匹配因数的变化规律，可供红外系统设计者参考。     

采用光学辐射零平衡比较法的黑体辐射源检定系统

阐述了检定系统采用光学辐射零平衡比较法的工作原理和检定黑体辐射源的方法,导出了黑体有效辐射面,黑体辐射光阑大小及与红外辐射比对装置之间的最佳匹配关系,分析了检定系统主要误差来源,分别给出了基准黑体检定一级标准黑体和一级标准黑体检定工业标准黑体发射率的总不确定度为３‰－５‰,检定系统的重复性标准偏差为２‰。     

空间目标红外辐射测量系统标定技术

为实现对空间目标红外辐射进行定量测量,需要解决红外辐射测量系统的标定问题。针对常规标定方法对大口径红外辐射测量系统标定存在的不足,在对其测量原理分析的基础上,提出了一种内置黑体标定与天文恒星标定相结合的新方法。采用内置黑体作为标准辐射源对匹配镜组和探测器进行标定,采用恒星标准辐射源对大口径主光学系统透过率进行标定,并推导出了红外辐射测量系统整体的响应关系。试验验证表明,该方法与传统的全孔径标定方法相比,曲线斜率误差在4%以内,具有操作简单易行、标定系统的研制难度低、标定效率高等优点。     

红外标准辐射源特性的蒙特—卡罗解

介绍了红外标准辐射源(表面含镜反射成分)辐射特性的几种研究方法。着重介绍了Monte-Carlo法及应用此法对该种黑体辐射源特性的研究结果,并给出了一些重要结论。     

高稳定度黑体温度控制仪设计

一、前言黑体辐射源广泛用作通用红外目标,用于红外辐射校准和红外系统测试中,也用于元件和光学系统测试中,是红外技术中十分重要的基本工具。随着红外技术的发展,测试、校准工作的开展,迫切需要建立高精度、高稳定度黑体辐射标准。同时还需要建立各实验室的标准。本装置是为一种红外测试设备设计的,因为它达到了很高的稳定度(室温下为±0.05℃),结构简单,自备温度指示,因此也可用作各种实验室标准。具有广泛的用途。     

宽动态范围红外积分球辐射源的优化设计与性能测试(特邀)

为满足红外遥感器高精度等效噪声光谱辐亮度的定标要求,在原有的设计基础上改进了红外积分球辐射源研制制造工艺,满足真空低温使用要求。该积分球辐射源采用8组碳纤维石英电热管作为红外辐射介质,实现工作波段覆盖3~15 μm,可调辐射动态范围提升1倍。设计了辐射定标与测量光路,通过比对测量标准腔式黑体辐射源,实现红外积分球辐射源真空低温条件下的辐射定标。定标结果表明:红外积分球辐射源出光口法线Ф200 mm范围内的面均匀性为99.75%,±10°范围内的角度均匀性为99.81%,非稳定性为0.05%。实现了红外积分球辐射源光谱辐亮度输出等色温近线性可调功能,5 μm和10 μm辐亮度可调范围分别达到12.8 μW/(cm2·sr·nm)和1.6 μW/(cm2·sr·nm)。     

标定红外仪器用黑体

测量辐射能量强度,即测量辐射度时,通常采用绝对黑体(AT)(简称黑体)作为定标辐射源。若黑体的制作精度符合要求,则这种辐射源的辐射特性遵守普朗克定律。因此,这类黑体可以作为度量标     

测试装置空间分布对红外相机噪声等效温差测试的影响

红外相机的噪声等效温差（NETD）是评价成像质量的一项重要准则。红外相机NETD测试装置中的黑体辐射源、靶标、入瞳（平行光管加待测相机）三者的位置、口径需要满足一定的数学关系，否则会降低测试精度。基于几何光学理论、辐射度学，推导出红外相机测试系统中黑体辐射源、靶标、入瞳三者的空间分布关系，研究靶标孔处的测量温度与后方黑体辐射源温度之间的关系，建立数学模型，指导红外相机测试系统的试验，并结合一套测试系统，验证了测试装置空间分布满足本模型要求时，相对误差小于7.4%，否则测试精度迅速下降。分析了以靶标为目标时，靶标孔处的温度均匀性和稳定度的变化。