本发明专利技术公开了一种野外使用的常温大面源双黑体辐射源，它主要用于红外系统的定标、测试。本发明专利技术提出了具有双黑体形式的大面源黑体辐射源。该双黑体辐射源采用分体式结构，包括：双黑体辐射源和双黑体辐射源控制器。双黑体辐射源包括两个独立工作的黑体辐射源，可单独设定不同的温度值；反射镜机构用于快速切换指定的红外辐射；黑体辐射源采用主动制冷技术，可输出常温以下的红外辐射；双黑体辐射源控制器采用自适应温度补偿技术，保证进入被测设备的等效黑体温度Te等同于黑体辐射源温度T。本发明专利技术的特点是：适用于野外工作；双温度点快速切换，易于测试噪声等效温差；采用自适应温度补偿技术。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及黑体定标系统，特别的，是涉及到快速测量红外系统噪声等效温差采集的黑体定标系统。
技术介绍
随着制冷型红外探测器技术的不断成熟以及非制冷型红外探测器的不断涌现，红外技术已经越来越多的应用在日常生活中的各个方面。对于红外系统而言，评价其性能优劣的一个重要指标就是该系统的噪声等效温差(NETD)，它是衡量热像系统性能优 劣的重要参数，可以估计系统的灵敏度，是对于该系统的探测器性能、成像光学系统以及读出电路一个综合评价值。常用的噪声等效温差测量方法是将红外设备对准标准黑体辐射源的辐射面；将黑体温度设定在T1，采集系统信号值；将黑体设定在T2，采集系统信号值两组信号值的基础上计算出噪声等效温差。测试得到较准确的噪声等效温差需要重复采集多次。在野外对红外系统进行噪声等效温差测量时同样要考虑环境因素的影响。通常面黑体辐射源自身发射率小于1，并且进入被测设备的等效黑体温度Te随环境温度Ta变化而变化环境温度小于黑体源温度T时，Te < T ；Ta=T时，Te=T=Ta ；Ta > T时，Te > T。不同季节、不同地域的环境温度Ta相差很大，同一天、不同时刻的环境温度Ta也变化很大。这就需要采用自适应温度补偿技术，解决环境温度对等效黑体温度的影响，以实现在不同黑体源温度T、不同环境温度Ta下，进入被测设备的等效黑体温度T6等同于黑体辐射源温度T。国内常用的定标黑体主要采用电热丝作为加热元件、风扇作为制冷元件。这样的黑体在野外定标时有以下几点不足I.黑体稳定时间慢，采集多组系统数据通常需要几个小时。在如此长的时间内环境条件经常发生变化，导致红外系统本身的探测能力波动，影响噪声等效温差的测量。2.没有主动制冷元件，该类黑体无法将温度设定在常温以下，使得红外系统无法进行常温以下的系统定标和数据采集。3.该类黑体电热丝排布不均且同一根电热丝的不同部位发热不均匀，导致辐射面的发射率不均匀，引起系统噪声等效温差的测量误差。4.该类黑体的表面发射率通常在O. 98左右，与理论表面发射率有一定差距。造成红外系统实际接收到的辐射比理论值要低，使测量出的系统噪声等效温差偏高。
技术实现思路
本专利技术提出了一种野外使用的常温大面源双黑体辐射源系统，为红外系统提供标准辐射源，用于红外系统的噪声等效温差的快速采集和计算。本专利技术的功能是这样实现的本系统由双黑体辐射源与双黑体辐射源控制器组成，双黑体辐射源控制器用于控制双黑体辐射源的温度以及反射镜的反射方向；双黑体辐射源用于输出指定温度的红外辐射。如附图所示双黑体辐射源包括两个独立的黑体辐射源及反射镜组件。黑体辐射源可以独立设定各自温度，通过控制反射镜的反射方向切换输出的红外辐射。黑体辐射源采用航空铝合金作为辐射面，半导体制冷片作为加热/制冷元件。半导体制冷片一面紧贴在辐射面后表面，另一面紧贴在肋片式散热器上，整个黑体辐射源由交流风扇与外界进行热交换。当黑体辐射源需要输出低于环境温度的辐射时，控温仪通过VMOS管向半导体制冷片加载正向电流，半导体制冷片在靠近辐射面的一面吸收热量，在靠近散热器的一面产生热量，产生的热量经散热器上由交流风扇与环境进行强迫交换；当黑体辐射源需要输出等于或高于环境温度的辐射时，控温仪通过VMOS管向半导体制冷片加载反向电流，半导体制冷片在靠近辐射面的一面产生热量，在靠近散热器的一面吸收热量，产生的冷量经散热器上由交流风扇与环境进行强迫交换。两个黑体辐射源对称安装在反射镜组件上，反射镜组件包括椭圆反射镜、直流伺服电机和传动机构。反射镜的反射位置由辐射源控制器控制，当反射镜位置开关处于一档时，伺服电机通过传动机构使反射镜顺时针旋转90°至位置一，此时反射镜与右边的黑体辐射面呈45°夹角，输出右边黑体辐射源的红外辐射；反射镜位置开关处于二档时，伺服电机通过传动机构使反射镜逆时针旋转90°至位置二，此时反射镜与左边的黑体辐射面呈45°夹角，输出左边黑体辐射源的红外辐射，整个切换过程小于2秒。双黑体辐射源控制器主要包括控温仪、电源、VMOS管和直流风扇。电源为半导体制冷片提供36V电流输入，为伺服电机、控温仪和直流风扇提供12V电流输入。根据自适应温度补偿理论对每个黑体辐射源进行单独标定，将温度修正系数集成到控温仪中，保证进入被测设备的等效黑体温度Te等同于理论黑体辐射源温度T。设备工作时，控温仪对辐射面当前的温度值与设定的温度值进行比较，计算出半导体制冷片的工作时间和工作方式，将其转换为通断信号发送给VMOS管，VMOS管在接收到信号后控制流经半导体制冷片的电流通断，实现黑体辐射源的精确控温。进行噪声等效温差测试时，首先将两个独立的黑体辐射源设定在不同温度；黑体辐射源温度稳定后由红外系统采集一个温度值的红外辐射；拨动双黑体辐射源控制器上的反射镜切换开关，切换到另一个黑体辐射源进行辐射输出；红外系统采集另一温度值的红外辐射；红外系统根据采集到的不同温度值的黑体辐射进行噪声等效温差计算，整个测试过程快速简洁。本专利技术系统参数如下黑体辐射源出射口直径Φ 135mm ;系统工作温度范围-30°C 46°C ;黑体辐射源设定温度范围10°c 50°C ;黑体辐射源切换时间小于2s。本专利技术具有以下特点I.双温度点快速切换，快速测试噪声等效温差；2.采用主动制冷技术，可输出常温以下红外辐射；3.黑体辐射面辐射均匀，控温稳定；4.采用自适应温度补偿技术，将黑体的等效表面发射率修正至I ;5.易于携带，便于野外使用。附图说明图I为本专利技术中的双黑体辐射源的结构示意图；其中图2-A为本专利技术中的黑体辐射源组件的结构正示图；图2-B为本专利技术中的黑体辐射源组件的结构左示图；图2-C为本专利技术中的黑体辐射源组件的结构俯示图。图3为本专利技术中的半导体制冷片分布示意图。图4-A为本专利技术中的反射镜组件的结构正示图；其中图4-B为本专利技术中的反射镜组件的结构左示图；图4-C为本专利技术中的反射镜组件的结构俯示图； 图5为本专利技术中的双黑体辐射源控制器的结构示意图。图6为本专利技术中的电源的接线端子图。图7为本专利技术中的VMOS管的接线端子图。图8为本专利技术中的交流风扇的接线端子图。图9为本专利技术中的直流风扇的接线端子图。图10为本专利技术中的控温仪的接线端子图。图11为本专利技术中的测温管的接线端子图。图12为本专利技术中的拨动开关的接线端子图。具体实施例方式下面根据图I-图12阐明本专利技术的实施例，并予以详细描述。如图I-图12所示，本专利技术的实施例包括双黑体辐射源I和双黑体辐射源控制器2。由于双黑体辐射源I和双黑体辐射源控制器2均为对称结构，故以下仅就其对称结构的一半阐明实施例。双黑体辐射源I包括黑体辐射源组件3和反射镜组件4。黑体辐射源组件3由辐射面支架5上的6个通孔401垂直固定在反射镜组件4上。福射面支架5为一矩形方框,前表面开Φ 135mm的圆孔,用于福射源面板6的红外福射通过；后表面依次紧贴排布有隔热垫圈8、辐射源面板6。隔热垫圈8由尼龙加工制成，外形为矩形，中间开孔Φ 136_，用于辐射源面板6与辐射面支架5的热隔绝，防止外界温度干扰福射源面板6。福射源面板6采用航空招合金加工制成,为一矩形面板,厚度为10_。出射表面喷砂处理以提高漫反射效率，并喷涂高发射率材料，使表面有效发射率高达O. 95以上，背面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种野外使用的常温大面源双黑体辐射源，它包括双黑体辐射源(I)和双黑体辐射源控制器(2)，其中双黑体辐射源(I)包括辐射面支架(5)，辐射源面板(6)，隔热垫圈(8)，半导体制冷片(9)，散热器(10)，散热器支架(11)，交流风扇(12)，反射镜外框(13)，反射镜(14)，反射镜压块(15)，反射镜衬板(16)，反射镜转轴(17)，轴承(18)，轴承端盖(19)，同步齿形轮A (20)，同步齿形轮B (21)，同步齿形带(22)，伺服电机(23)，电机固定板(24)以及双黑体辐射源外框架(26 );双黑体辐射源控制器(2 )包括控温仪(27 )，电源(28 )，VMOS管(29)，直流风扇(30)，拨动开关(31)以及控制器外框架(32)，其特征在于 所述的双黑体辐射源(I)的结构为辐射源面板(6)通过左右两侧的螺钉固定在辐射面支架(5)上，两者之间垫有隔热垫圈(8)以防止热干扰，辐射源面板(6)后表面紧贴9片均匀排布的半导体制冷片(9)，半导体制冷片(9)后表面紧贴在散热器(10)上，散热器(10)通过螺钉固定在辐射源面板(6)的背面，并同时压紧半导体制冷片(9)，散热器支架(11)通过左右两侧的螺钉固定在散热器(10)的背面，交流风扇(12)通过螺钉垂直固定在散热器支架(11)上，以上零件安装形成独立的黑体辐射源组件(3);4个反射镜压块(15)将反射镜(14)紧压在反射镜衬板(16)上，反射镜衬板(16)通过背部的螺钉固定在反射镜转轴(17)上，反射镜转轴两端分别套入轴承(18)中，轴承(18)嵌套在反射镜外框(13)中，通过轴承端盖(19)压紧；伺服电机(23)通过端面的螺钉固定在电机固定板(24)的下侧，电机固定板(24)通过螺钉固定在反射镜外框(13)的上表面；反射镜转轴的出轴通过螺钉安装同步齿形轮A (20)，伺服电机(23)的出轴通过螺钉安装同步齿形轮B(21)，同步齿形轮A (20)与同步齿形轮B (21)之间依靠同步齿形带(22)传递转动，以上零件安装形成独立的反射镜组件(4);两个黑体辐射源组件(3)分别通过侧面的螺钉固定在反射镜组件(...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱承希，李国友，张才根，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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