一种基于气液两相回流控温的大面源黑体辐射源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于气液两相回流控温的大面源黑体辐射源，所述面源黑体辐射源包括大面源黑体、支撑底板、气液两相回流装置以及支撑架构，所述大面源黑体、支撑底板和气液两相回流装置均通过支撑架构支撑，所述大面源黑体通过支撑底板支撑，所述气液两相回流装置位于支撑底板之下。本实用新型专利技术所述的基于气液两相回流控温的面源黑体辐射源，具有高发射率，大面源等特点，通过气液两相回流控温使大面源黑体辐射源不受野外环境限制实现一定温度范围内的精准控温，保证了大面源黑体辐射源温度的稳定性和均匀性，能满足高光谱及红外载荷高精度外场辐射定标对于高发射率、高均匀性标准测试目标的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气液两相回流控温的大面源黑体辐射源
本专利技术涉及红外遥感外场辐射定标应用的
，特别涉及到一种基于气液两相回流控温的大面源黑体辐射源。
技术介绍
黑体是一种理想物体，它的发射率和吸收率都为1，即能在任何温度下全部吸收所有波长的辐射，并能最大限度地发出辐射。在现实中并不存在理想的黑体。可将在一个密闭空腔上开的小孔的辐射看作黑体辐射，它的发射率非常接近于1，这样的空腔被称为黑体空腔。在实际应用中，把黑体空腔作为黑体辐射源用于红外测温、红外相机定标等，广泛应用于各种红外装置中。影响红外装置精度和分辨率的主要方面就是辐射源，传统的辐射源使用的是简单黑体空腔，由于受到分析方法、设备和工艺的制约，通常为简单圆柱、圆锥、双圆锥、圆柱-圆锥、圆柱-内凸锥等轴对称腔形，这类黑体空腔往往开口比较小，适用于在中、高温度条件下工作，称为点源黑体。随着红外技术的迅速发展，将辐射源表面制作成复杂的表面(如V型棱椎和蜂窝状表面)，称为面辐射源。面辐射源在红外测温、红外成像、红外相机标定等技术中有较大应用，能够满足对红外系统需要大面源尺寸、高精度及高辐射率的要求。近年来，为了适应红外探测器大孔径、大视场角的发展需要，大面源黑体的发展非常迅速。所以对面辐射源进行分析、研究变得越来越重要。美国国家宇航局(NASA)在地球测探卫星(Terra)上装备了一个面黑体辐射源，用来对立体多光谱成像仪进行高分辨率的校正。美国、加拿大、俄罗斯等许多国家都积极的对面辐射源黑体进行研究。国外的面辐射源生产商主要有美国的EO公司、MIKKION公司、法国的HGH公司、英国的EALING公司和以色列的CI公司等。它们生产的黑体辐射源结构基本相同，而一般低于环境温度的黑体都是在真空中通过液氧制冷，而在常压下的的控温方式大部分都是采用采用基于铂电阻测温的电阻加热方式。这种控温方式提高了面源黑体的温度范围和精度，但是其系统结构复杂，且仅能实现高于环境温度控温，很难满足野外大于1m2大面源黑体的一定温度范围内精准控温的需求，也不能保证大面源黑体源表面温度的温度性和均匀性。因此，针对红外及高光谱载荷高精度辐射定标对于大面源黑体源高发射率、面源黑体源表面温度的高均匀性标准测试的要求，如何进一步研究辐射定标黑体结构设计发射率实现及黑体辐射面温度控制技术是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于气液两相回流控温的面源黑体辐射源，具有高发射率，大面源等特点，通过气液两相回流控温使大面源黑体辐射源不受野外环境限制实现一定温度范围内的精准控温，能满足高光谱及红外载荷高精度外场辐射定标对于高发射率、高均匀性标准测试目标的要求。为此，本专利技术采用以下技术方案：实施例一：一种基于气液两相回流控温的面源黑体辐射源，如图1所示，所述面源黑体辐射源包括大面源黑体1、支撑底板2、气液两相回流装置3以及支撑架构4，所述支撑底板2和气液两相回流装置3均通过支撑架构4支撑，所述大面源黑体1通过支撑底板2支撑，所述气液两相回流装置3位于支撑底板2之下；所述大面源黑体1包括1个子黑体组件11；所述子黑体组件11如图2所示由上至下依次设有黑体面源板111、背板112和均温板113，所述均温板113上如图3所示设有均衡排列的散热流道1131，所述均温板113两侧设有与散热流道1131相通的进液散流道1132和出液集流道1133，所述进液散流道1132中间设有进液口1134，出液集流道1133中间设有出液口1135；所述气液两相回流装置3如图1、图4所示包括流体管路31以及通过流体管路31依次衔接的换热器32、制冷机组33、储液器34、过滤器35、循环泵36、回热器37和预热器38；所述大面源黑体1的子黑体组件11均温板113的进液口1134均通过进液流体软管1136衔接至流体管路31的一端，出液口1135均通过出液流体软管1137衔接至流体管路31的另一端；如图4所示，工质沿流体管路31经换热器32、制冷机组33、储液器34、过滤器35、循环泵36、回热器37、预热器38，平均分散过进液流体软管1136至子黑体组件11的均温板113进液口1134，经进液散流道1132分散至散热流道1131，再经出液集流道1133至均温板出液口1135，过出液流体软管1137集中再沿流体管路31回流过回热器37后，再循环至换热器32、制冷机组33，形成循环回路，实现对大面源黑体辐射源的控温。其中，所述工质在循环泵36压力驱动下以液体形式沿流体管路31经换热器32、制冷机组33进行一级控温，使目标温度波动稳定在±1℃以内；再经储液器34进行二级控温，目标温度波动稳定在±0.5℃以内；再经回热器37温度衰减，目标温度波动稳定性稳定在±0.3℃以内；最后再经预热器38进行三级控温，目标温度波动稳定性稳定在±0.1℃以内，此时工质流体从液相转变为气液两相，再分散过进液流体软管1136至子黑体组件11的均温板113进液口1134，经进液散流道1132分散至散热流道1131再经出液集流道1133至均温板113出液口1135，过出液流体软管1137集中再沿流体管31回流过回热器37后；再循环至换热器31、制冷机组32，工质流体从气液两相转变为液相，形成循环回路。其中，所述工质按照面源黑体辐射源所需要控温范围进行选择并预设合适的流量和工作温度，所述工质工作温度预设范围为：-60℃～+90℃；经过气液两相回流实现大面源黑体辐射源的可控温范围为：工质工作温度～工作温度±30℃。其中，如图2所示，所述黑体面源板111表面采用刻槽处理，形成微棱锥体排列，锥角为30°-60°，优选为45°。其中，如图2、3所示，所述子黑体组件11外侧和中心位置设有多个温度传感器114，所述温度传感器114通过安装孔嵌入背板112和均温板113，贴近黑体面源板111；所述安装孔内填充导热硅橡胶；所述温度传感器114优选为5个，4个均匀分布在子黑体组件1外侧，1个位于中心位置；所述温度传感器114优选为铂电阻。其中，如图4所示，所述气液两相回流装置3流体管路31回路中还设有多个压力传感器310，用于监控气液两相回流装置各处的压力。其中，所述储液器34内设有液位传感器341，用于监测储液器中的液位。其中，所述背板12采用高导热材料，优选为铝合金材料。实施例二一种基于气液两相回流控温的面源黑体辐射源，如图5所示，所述面源黑体辐射源包括大面源黑体1、支撑底板2、气液两相回流装置3以及支撑架构4，所述支撑底板2和气液两相回流装置3均通过支撑架构4支撑，所述大面源黑体1通过支撑底板2支撑，所述气液两相回流装置3位于支撑底板2之下；所述大面源黑体1包括3个子黑体组件11；所述子黑体组件11如图2所示由上至下依次设有黑体面源板111、背板112和均温板113，所述均温板113上如图3所示设有均衡排列的散热流道1131，所述均温板113两侧设有与散热流道1131相通的进液散流道1132和出液集流道1133，所述进液散流道1132中间设有进液口1134，出液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气液两相回流控温的大面源黑体辐射源，其特征在于：所述大面源黑体辐射源包括大面源黑体、支撑底板、气液两相回流装置以及支撑架构，所述支撑底板和气液两相回流装置均通过支撑架构支撑，所述大面源黑体通过支撑底板支撑，所述气液两相回流装置位于支撑底板之下；所述大面源黑体包括若干个子黑体组件；所述子黑体组件由上至下依次设有黑体面源板、背板和均温板，所述均温板上设有均衡排列的散热流道，所述均温板两侧设有与散热流道相通的进液散流道和出液集流道，所述进液散流道中间设有进液口，出液集流道中间设有出液口；所述气液两相回流装置包括流体管路以及通过流体管路依次衔接的换热器、制冷机组、储液器、过滤器、循环泵、回热器和预热器；所述大面源黑体的每个子黑体组件均温板的进液口均通过进液流体软管衔接至流体管路的一端，出液口均通过出液流体软管衔接至流体管路的另一端；/n工质沿流体管路经换热器、制冷机组、储液器、过滤器、循环泵、回热器、预热器，平均分散过进液流体软管至各个子黑体组件的均温板进液口，经进液散流道分散至散热流道，再经出液集流道至均温板出液口，过出液流体软管集中再沿流体管路回流过回热器后，再循环至换热器、制冷机组，形成循环回路，实现对大面源黑体辐射源的控温。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于气液两相回流控温的大面源黑体辐射源，其特征在于：所述大面源黑体辐射源包括大面源黑体、支撑底板、气液两相回流装置以及支撑架构，所述支撑底板和气液两相回流装置均通过支撑架构支撑，所述大面源黑体通过支撑底板支撑，所述气液两相回流装置位于支撑底板之下；所述大面源黑体包括若干个子黑体组件；所述子黑体组件由上至下依次设有黑体面源板、背板和均温板，所述均温板上设有均衡排列的散热流道，所述均温板两侧设有与散热流道相通的进液散流道和出液集流道，所述进液散流道中间设有进液口，出液集流道中间设有出液口；所述气液两相回流装置包括流体管路以及通过流体管路依次衔接的换热器、制冷机组、储液器、过滤器、循环泵、回热器和预热器；所述大面源黑体的每个子黑体组件均温板的进液口均通过进液流体软管衔接至流体管路的一端，出液口均通过出液流体软管衔接至流体管路的另一端；
工质沿流体管路经换热器、制冷机组、储液器、过滤器、循环泵、回热器、预热器，平均分散过进液流体软管至各个子黑体组件的均温板进液口，经进液散流道分散至散热流道，再经出液集流道至均温板出液口，过出液流体软管集中再沿流体管路回流过回热器后，再循环至换热器、制冷机组，形成循环回路，实现对大面源黑体辐射源的控温。


2.根据权利要求1所述的一种基于气液两相回流控温的大面源黑体辐射源，其特征在于：所述工质在循环泵压力驱动下以液体形式沿流体管路经换热器、制冷机组进行一级控温，使目标温度波动稳定在±1℃以内；再经储液器进行二级控温，目标温度波动稳定在±0.5℃以内；再经回热器温度衰减，目标温度波动稳定性稳定在±0.3℃以内；最后再经预热器进行三级控温，目标温度波动稳定性稳定在±0.1℃以内，此时工质流体从液相转变为气液两相，再分散过流体软管至子黑体组件的均温板进液口，经进液散流道分散至散热流道再经出液集流道至均温板出液口，过流体软管集中再沿流体管回流过回热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘银年，孙思华，刘书锋，孙德新，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所启东光电遥感中心，
类型：新型
国别省市：江苏;32