可提高相对辐射计温度稳定性的光热接收器，包括外传感单元和内传感单元；外传感单元中部设有用于安装内传感单元的安装孔；内传感单元从一端至另一端设有依次连接的受光部、热链接部和分流部，内传感单元的受光部为半球形的弧形板，弧形板的两侧表面分别为凸弧面和凹弧面，凸弧面上均匀涂覆有一层黑漆，凹弧面在中心处与热链接部的一端固定连接。本发明专利技术将内传感单元的受光部设置为半球形，即综合了传统的凸锥形光热接收器抗干扰性好和平板形光热接收器温度分布梯度小的优点，使光热接收器的温度稳定性得到显著提高。温度稳定性得到显著提高。温度稳定性得到显著提高。
【技术实现步骤摘要】
可提高相对辐射计温度稳定性的光热接收器
[0001]本专利技术涉及遥感器在轨光辐射测量领域，特别是一种可提高相对辐射计温度稳定性的光热接收器。
技术介绍
[0002]出于研究全球气候变化的需要，相关领域的技术人员一直致力于研制高精度的太阳辐射测量仪器，以实现长期不间断地精密跟踪测量太阳辐射变化。现阶段的太阳辐射计大多仅能以0.1%的不确定度测量太阳总辐照度和以1%的不确定度测量太阳光谱辐照度，并不能满足精准预估全球气候变化的需求。
[0003]太阳辐射计的热传递系统中，光热接收器上的受光部是用于接收太阳辐射的重要结构，受光部的形状主要有凸锥形和平板形这两种。由于太阳辐射强度并非一成不变，受耀斑和黑子影响，太阳的辐射强度会在一定范围内动态波动，就对光热接收器的温度稳定性(所述温度稳定性包括对太阳辐射变化的反应速度、对环境辐射变化的抗干扰性、工作时的温度分布梯度这三个方面)提出了较高要求，光热接收器受光部的温度稳定性将直接影响太阳辐射计测量结果的不确定度，温度稳定性越差，测量时引入的不确定度越大，温度稳定性越好，测量时引入的不确定度越小。
[0004]对于受光部为凸锥形的光热接收器：其优点是对环境辐射变化的抗干扰性较好，这是由于凸锥形的三维结构中带有曲面，当环境辐射与凸锥形进行辐射交换时，辐射角度因子较小，角度因子越小的光热接收器对环境辐射变化的敏感度更低，当环境辐射强度发生变化时，角度因子相对较小的光热接收器接收到的辐射能量变化值相对更小，因此，光热接收器温度重新趋于平衡的响应速度也会更快；其缺点是工作时的温度分布梯度较大，这是由于太阳光照射在凸锥形上后，由于其尖端区域的形貌的“不规则性”和“复杂性”(相较于锥面平滑自然过渡的形貌)，故容易在尖端区域与锥面区域之间形成明显的温度分布梯度，可大致认为尖端区域为高温等温带，锥面区域为低温等温带，而高温等温带会向低温等温带发射热辐射，这种热辐射会增加太阳辐射计测量过程中的不确定度。
[0005]对于受光部为平板形的光热接收器：其优点是工作时的温度分布梯度较小，这是由于太阳光可近似认为是平行光，当太阳光照射在平板上时，平板上各处位置受到的辐射量一致，这使得平板上几乎不存在温度分布梯度(忽略平板各处极细微的厚薄不均带来的影响)，也就不存在温度分布梯度引入的测量过程中的不确定度；其缺点是对环境辐射变化的抗干扰性较差，一方面，是由于太阳光通常是垂直于平板照射在平板上，入射光的角度因子较大，角度因子越大的光热接收器对太阳辐射强度变化的调节能力越差，当太阳辐射强度发生变化时，角度因子相对较大的光热接收器接收到的辐射能量变化值会相对更大，因此，光热接收器温度重新趋于平衡的响应速度也会更
慢，这种调节能力差便会增加太阳辐射计测量过程中的不确定度；另一方面，当光热接收器工作在低温环境(20K)下时，光热接收器的外部从内至外的包裹有两层降温材料(外层为300K铝外壳，内层为77K的辐冷屏)，这些降温材料相对于光热接收器具有更高的温度，从而会从各种角度向光热接收器发射热辐射，这些热辐射汇总后与所述平板形成的综合角度因子较大，所以，当环境辐射发生变化时，光热接收器的抗干扰能力较差，从而增加了太阳辐射计测量过程中的不确定度。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，而提供一种可提高相对辐射计温度稳定性的光热接收器，它解决了现有的相对辐射计光热接收器难以兼顾“工作时较小的温度分布梯度”和“对环境辐射变化的优良抗干扰性”这两个特性的问题。
[0007]本专利技术的技术方案是：可提高相对辐射计温度稳定性的光热接收器，包括外传感单元和内传感单元；外传感单元中部设有用于安装内传感单元的安装孔；内传感单元从一端至另一端设有依次连接的受光部、热链接部和分流部，内传感单元固定安装在外传感单元的安装孔中，其仅通过分流部与外传感单元的安装孔接触并固连，其受光部和热链接部均不与外传感单元的安装孔接触；内传感单元的受光部为半球形的弧形板，弧形板的两侧表面分别为凸弧面和凹弧面，凸弧面上均匀涂覆有一层黑漆，凹弧面在中心处与热链接部的一端固定连接。
[0008]本专利技术进一步的技术方案是：热链接部包括依次连接的弧形块分部和杆体分部，弧形块分部的端面与弧形板的凹弧面中心处贴合并固定连接，杆体分部的端面与分流部一体成型。
[0009]本专利技术再进一步的技术方案是：弧形板为厚度均匀一体成型的板件，弧形板的厚径比α为0.075
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0.081；弧形板与热链接部的工作面积比β为0.18
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0.22；α=S/R1，S为弧形板的厚度，R1为凸弧面的圆弧半径；β=A/B；A为热链接部与受光部的接触面积，B为受光部的凸弧面面积。
[0010]本专利技术更进一步的技术方案是：弧形板的厚度S为0.5mm，凸弧面的圆弧半径R1为6.36mm，热链接部与受光部的接触面积A为52.79mm2，表面积为254.47mm2。
[0011]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1、其将内传感单元的受光部设置为半球形，从而综合了传统的凸锥形光热接收器抗干扰性好和平板形光热接收器温度分布梯度小的优点，使光热接收器的温度稳定性得到显著提高。
[0012]2、当光热接收器在工作状态下，其凸弧面用于接收太阳光辐照，凸弧面整体具有平滑和自然过渡的形貌，入射光的角度因子从凸弧面的中心处向凸弧面的边缘处逐渐减小，不会形成断崖式的温度分布梯度，所形成的温度分布梯度相对平缓且渐变，因此基本消除了由温度分布梯度引入的测量过程中的不确定度。
[0013]3、当光热接收器在工作状态下，半球形相较于平板形具有更小的综合角度因子，角度因子越小的光热接收器对环境辐射变化的敏感度更低，当环境辐射强度发生变化时，角度因子相对较小的光热接收器接收到的辐射能量变化值相对更小，因此，光热接收器温度重新趋于平衡的响应速度也会更快。
[0014]以下结合图和实施例对本专利技术作进一步描述。
附图说明
[0015]图1为本专利技术在一种视角下的结构示意图；图2为本专利技术在另一视角下的结构示意图；图3为外传感单元的结构示意图；图4为内传感单元的立体结构图；图5为内传感单元的剖视图。
[0016]图例说明：外传感单元1；安装孔11；内传感单元2；受光部21；凸弧面211；凹弧面212；热链接部22；弧形块分部221；杆体分部222；分流部23。
具体实施方式
[0017]实施例1：如图1
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5所示，可提高相对辐射计温度稳定性的光热接收器，包括外传感单元1和内传感单元2。
[0018]外传感单元1中部设有用于安装内传感单元2的安装孔11。内传感单元2从一端至另一端设有依次连接的受光部21、热链接部22和分流部23，内传感单元2固定安装在外传感单元1的安装孔11中，其仅通过分流部23与外传感单元1的安装孔11接触并固连，其受光部21和热链接部22均不与外传感单元1的安装孔11接触。内传感单元12的受光部21为半球形的弧形板，弧形板的两侧表面分别为凸弧面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.可提高相对辐射计温度稳定性的光热接收器，包括外传感单元和内传感单元；外传感单元中部设有用于安装内传感单元的安装孔；内传感单元从一端至另一端设有依次连接的受光部、热链接部和分流部，内传感单元固定安装在外传感单元的安装孔中，其仅通过分流部与外传感单元的安装孔接触并固连，其受光部和热链接部均不与外传感单元的安装孔接触；其特征是：内传感单元的受光部为半球形的弧形板，弧形板的两侧表面分别为凸弧面和凹弧面，凸弧面上均匀涂覆有一层黑漆，凹弧面在中心处与热链接部的一端固定连接。2.如权利要求1所述的可提高相对辐射计温度稳定性的光热接收器，其特征是：热链接部包括依次连接的弧形块分部和杆体分部，弧形块分部的端面与弧形板的凹弧面中心处贴合并固定连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐潇，夏云芝，罗金良，肖焕霖，张玖枫，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：
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