大口径低温黑体标定装置研制

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1、2012年10月第32卷第5期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementOct．，2012Vol，32。No。5文章编号：1000—7202(2012)05—0049—04中图分类号：G312大口径低温黑体标定装置研制文献标识码：A戴映红1吴剑峰2张亚洲3张广1徐刚3(1．光学辐射重点实验室，北京100039；2．中国科学院理化技术研究所，北京100191；3．北京环境特性研究所，北京100039)摘要为了实现更大范围的辐射测量，研制了一套大口径低温黑体标定装置。该装置采用工质制冷技术，避免了大量液氮消耗；采用

2、辐射面竖直放置，有利于红外测量设备标定使用；采取了双参数联动PID控制方案，实现了宽温区辐射体的高稳定性控温。该装置研制中使用了低温黑体的防结霜技术、低温黑体辐射定标温度修正技术、低温黑体校准技术等，为建立低温黑体辐射标准打下基础。关键词低温黑体红外标定DevelopmentofaCalibrationDeviceofLowTemperatureBlackbodywithLargeApertureDAIYing．hon91WUJian．fen92ZHANGYa-zhou3ZHANGGuan91XUGan93(1．ScienceandTechnology012Opti

3、calRadiationLaboratory，Beijing100039；2．TechniqueInstituteofPhysicsandChemistry，CAS，Beijing100190；3．BeijingInstituteofEnvironmentalFeatures，Beijing100039)AbstractAcalibrationdeviceoflowtemperatureblackbodywithlargeapertureisdevelopedintheneedofmeasuringmoreranges．Thisdeviceadoptsworking

4、mediumrefrigeratingtechnologytoavoidU-singlargeamountofliquidnitrogen．ItadoptsuprightradiatingplatetoconvenientforIRcameraopera—tion．Italsoadoptsdualparameterlinkagecontroltorealizehighaccuracytemperaturecontrolinwiderange．Thisdeviceusesanti—frostingtechnology，temperaturerevisionandcor

5、rectiontechnologytolaysolidfoundationforcalibrationstandardestablishment．KeywordsLowtemperatureblackbodyInfraredCalibration1引言为了得到红外测量系统的响应系数，需要利用黑体辐射源对红外测量系统进行辐射响应度定标，检测红外测量设备的响应系数和探测能力¨J。目前通常的黑体辐射源是常温段到高温段的黑体，低温段的黑体口径一般为50mm左右，最低温度为一50℃[23。常用的低温黑体最低温度在一20℃至一50℃∞。J，为了扩展红外辐射测量范围，需要研制大口

6、径的更低温度的低温黑体辐射源。采用新型工质制冷技术及系统设计和计算方法，研制了宽温区、大口径的低温黑体定标装置，并成功的应用于红外测量系统的标定。2大口径低温黑体标定装置2．1装置组成及主要技术指标低温黑体整套装置主要由黑体辐射源、控制机柜、数据采集计算机、标定装置、升降平台等组成。黑体本体为立式：黑体辐射面与地面垂直，辐射出·50·宇航计测技术2012笠口在侧面，黑体中心高度和倾角可调。如图1所示。蠹蠹溢豳醚i黼溅滋豳豳鋈靛囊图1低温黑体辐射源装置(正面)实物图图1中左侧为大口径低温黑体辐射源，右侧为黑体控制机柜。低温黑体的温度范围为一100．0℃至+100．Oc

7、

8、C，口径为嘶00mm，温度均匀性为±0．5℃。2．2工作原理2．2．1测温方式黑体源体内放置6个铂电阻温度计安装孔，2个位于黑体辐射面中心，其中1个孔用于温度控制用传感器，另一个用于作为温度标准的1支标准铂电阻温度传感器(用于测量源体温度绝对值，精度±10mK)。四个角上4个铂电阻温度计用于测量黑体的均匀性。铂电阻温度计探头通过导热硅脂与辐射板紧密接触，保证测温精度。2．2．2控制方式低温黑体装置的基本工作原理是采取低温制冷机组产生低温，利用温控装置控制在设定温度。性能完全由制冷机组性能、温控方案以及温控体制冷剂盘管和加热元件的设计布置决定。最低温度由低温制冷