一种黑体空腔辐射源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种黑体空腔辐射源。包括液体恒温器、液体恒温器内装有黑体空腔和控温装置、泵和标准温度计；黑体空腔内壁涂有黑色漫反射涂层的空腔内壳和空腔外壳，在液体恒温器内同轴安装前端为圆锥形空腔后端为圆柱形空腔的空腔内壳，空腔内壳外装形状相同的空腔外壳，形成等间距的空心夹层，空腔内壳的端面与液体恒温器的外壁连接；空腔外壳的圆锥形空腔开口与泵壳连通，泵壳通过开口与液体恒温器连通，泵壳内的叶轮经泵轴与电机相连接，标准温度计置于空心夹层内，空腔外壳等分开有开口。本实用新型专利技术增加空腔外壳和泵，使恒温器内的液体介质在空心夹层内循环流动，改善了黑体空腔的温度分布，使之具有等温的特征，从而提高黑体空腔的发射率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种黑体空腔辐射源。
技术介绍
随着红外探测器技术的不断发展，红外测温仪得到了越来越广泛的应用。前几年， “非典”以及“Him流感”的流行大大的加快了这一进程，使得我国使用红外测温仪的数量急 剧的增加，据不完全统计，目前在我国多种场所使用的红外测温仪的数量已超过30万台。 现在，红外测温仪总的趋势是向快速、长波以及中温、常温、低温领域发展，而这过去一般只 用于500°C以上的短波区域。红外测温仪可分为单色(窄波段)和全辐射(宽波段)两种。目前，我国进口甚 多、种类繁杂、性能各异。这大大增加了计量校准发面的难度。毫无疑问，准确的对各种红 外测温仪进行计量校准与分度对于提高产品质量以及保证人体健康都具有重要意义。目前，红外测温仪的计量校准与分度主要是使用黑体炉。所谓黑体炉，一般是使用 三段绕组进行加热和控温的炉子，并在炉内置入黑体空腔。由于结构和控温技术的限制，黑 体空腔内的温度均勻性较差以及温度波动度较大，特别的用在中低温的情况下。这样，黑体 空腔发射率只能达到0. 99左右，限制了红外测温仪计量校准与分度准确度的提高。因此， 研制一种新型的、实用的、中低温黑体辐射源是十分必要的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种黑体空腔辐射源，该黑体空腔辐射源改善了黑体 空腔的温度分布，使之具有等温的特征，从而提高了黑体空腔的发射率。本技术采用的技术方案是本技术包括内置液体介质的液体恒温器、液体恒温器内装有黑体空腔和控温 装置、泵和标准温度计；所述的黑体空腔包括内壁涂有黑色漫反射涂层的空腔内壳和空腔 外壳，在液体恒温器内同轴安装前端为圆锥形空腔后端为圆柱形空腔的空腔内壳，空腔内 壳外装形状相同的空腔外壳，空腔内壳与空腔外壳之间形成等间距的空心夹层，空腔内壳 的端面与液体恒温器的外壁连接；所述的泵包括泵壳、叶轮、泵轴和电机，空腔外壳的圆锥 形空腔开口与泵壳连通，泵壳通过开口与液体恒温器连通，安装在泵壳内的叶轮经泵轴与 安装在液体恒温器上的电机相连接，标准温度计通过空腔外壳顶端的开口置于空心夹层 内，空腔外壳等分开有开口。所述空腔内壳的圆柱形空腔的直径与长度之比不大于1/4，圆锥形空腔的锥角为 120 度。所述空腔外壳等分开有多个开口其六个圆心角均为30度。所述空腔内壳和空腔外壳材料为铝合金。所述液体介质为水或凝固点高于_50°C且沸点低于300°C的油。本技术具有的有益效果是3本技术通过增加空腔外壳和泵，使恒温器内的液体介质可以在空腔内壳和空 腔外壳之间的空心夹层内循环流动，改善了黑体空腔的温度分布，使之具有等温的特征，从 而提高黑体空腔的发射率。综上所述，本技术提供了一种高发射率，高稳定度，具有漫反射和等温特征的 新型的黑体空腔辐射源，其主要技术指标a)温度范围-50°C 300°C ；b)黑体空腔发射率0. 996以上；c)空腔内壁表面发射率0. 9 ；该黑体空腔辐射源适用于红外测温仪的计量校准与分度，在标准计量院以及相关 的工业部门具有广泛的用途。附图说明图1是本技术黑体空腔辐射源结构示意图。图2是本技术黑体空腔辐射源空腔外壳前端的剖面图。图中1、液体恒温器，2、圆柱形空腔，3、圆锥形空腔，4、空腔内壳，5、空心夹层，6、 空腔外壳，7、开口，8、标准温度计，9、开口，10、泵壳，11、开口，12、叶轮，13、泵轴，14、电机， 15、控温装置，16、液体介质。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。本技术的关键部件是黑体空腔。为了把标准器的量值准确地传递到被检的红 外测温仪，黑体空腔的发射率(包括有效发射率和积分发射率)必须非常接近于1。鉴此， 采取了如下措施1.黑体空腔设计a)设计成带锥形底部的圆柱形空腔。加上锥形地有助于增加腔的多次反射的机 会，从而提高黑体空腔的发射率；b)腔口直径与腔体长度的比例值不大于1/4，即D/L彡1/4。理论上，该比值越小， 空腔发射率越高。考虑到实际的校准与分度情况，1/4是一个合理的选择；c)恒温器内的腔壁周围设计一夹层。这样，使恒温器的流体介质可以在黑体空腔 的夹层内循环流动，从而大大改善了黑体空腔内的温度分布，使之具有等温的特征。与非等 温腔相比，等温腔的发射率要高出许多。2.工艺处理a)黑体空腔由铝合金材料制成。要对腔体内壁进行黑化处理，其表面发射率在 0.9以上，而且具有漫反射的特征。在加工中，取出经过黑化处理的内壁材料的样品，并利用 积分球对样品的反射率进行测量。这样的工艺处理大大提高了黑体空腔的发射率。b)在上述结构设计、加工、工艺处理和装配完成以及各项参数确定之后，就需计 算黑体空腔的发射率。存在着各种计算空腔发射率的理论，例如积分方程理论(又称为 Buckley-Sparrow-Bedford理论)、多重反射理论(又称为DeVos-Gouffe理论)，蒙特-卡 洛(Monte Carlo)理论等，其中以积分方程理论最为准确。采用积分方程理论进行计算。无论是有效发射率，还是积分发射率，它们的计算结果均在0. 996以上，大大高于红外测温仪 检定规程所规定的0. 990的要求。这使红外测温仪的校准与分度的准确度整整提高了一个数量级。如图1、图2所示，本技术包括内置液体介质16的液体恒温器1、液体恒温器 1内装有黑体空腔和控温装置15，泵和标准温度计8 ；其特征在于所述的黑体空腔包括内 壁涂有黑色漫反射涂层的空腔内壳4和空腔外壳6，在液体恒温器1内同轴安装前端为圆锥 形空腔3后端为圆柱形空腔2的空腔内壳4，空腔内壳4外装形状相同的空腔外壳6，空腔 内壳4与空腔外壳6之间形成等间距的空心夹层5，空腔内壳4的端面与液体恒温器1的外 壁连接；所述的泵包括泵壳10、叶轮12、泵轴13和电机14，空腔外壳6的圆锥形空腔开口 与泵壳10连通，泵壳10通过开口 11与液体恒温器1连通，安装在泵壳10内的叶轮经泵轴 13与安装在液体恒温器1上的电机相连接，标准温度计8通过空腔外壳6顶端的开口 9置 于空心夹层5内，空腔外壳6等分开有开口 7。所述空腔内壳4的圆柱形空腔2的直径与长度之比不大于1/4，圆锥形空腔3的锥 角为120度。所述空腔外壳6等分开有多个开口 7其六个圆心角均为30度。所述空腔内壳4和空腔外壳6材料为铝合金。所述液体介质16为水或凝固点高于_50°C且沸点低于300°C的油。图1中所示的控温装置为加热器和制冷器分别使用于不同的温度范围。它们分别 在环境温度以上和以下启动。图1中所示的标准温度计在这个温度范围内通常是采用标准水银温度计和贝克 曼温度计；在200°C以上也可采用钼电阻温度计。实施例1 本例采用的液体恒温器1中的液体介质16为硅油(并不限于硅油，亦可为其它油 种或者水)，控温装置15的控温范围为-50°C 300°C，控温精度小于士0. 1°C。本例采用二等标准钼电阻温度计WZPB_2(测量温度范围为-183 420°C)作为标 准温度计8，测量空腔内壳4的温度。图1所示空腔内壳4和空腔外壳6用厚度为5mm的铝制材料(并不限于铝，亦可 以为铜等其它导热性良好的金属)加工而成，其中1)空腔内壳4由内径为30mm长度为120mm的圆柱形空腔2和锥角为120度、底面 内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黑体空腔辐射源，包括内置液体介质（１６）的液体恒温器（１）、液体恒温器（１）内装有黑体空腔和控温装置（１５）、泵和标准温度计（８）；其特征在于：所述的黑体空腔包括内壁涂有黑色漫反射涂层的空腔内壳（４）和空腔外壳（６），在液体恒温器（１）内同轴安装前端为圆锥形空腔（３）后端为圆柱形空腔（２）的空腔内壳（４），空腔内壳（４）外装形状相同的空腔外壳（６），空腔内壳（４）与空腔外壳（６）之间形成等间距的空心夹层（５），空腔内壳（４）的端面与液体恒温器（１）的外壁连接；所述的泵包括泵壳（１０）、叶轮（１２）、泵轴（１３）和电机（１４），空腔外壳（６）的圆锥形空腔开口与泵壳（１０）连通，泵壳（１０）通过开口（１１）与液体恒温器（１）连通，安装在泵壳（１０）内的叶轮经泵轴（１３）与安装在液体恒温器（１）上的电机相连接，标准温度计（８）通过空腔外壳（６）顶端的开口（９）置于空心夹层（５）内，空腔外壳（６）等分开有开口（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙坚，邹超，吴娟，陈乐，崔志尚，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]