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典型黑体辐射源的结构

发布时间:2014-10-23 09:05:22点击数:

包容腔体的大块材料称为芯子。芯子材料应有较高的热传导系数,使温度梯度最小。在高温时,要有好的抗氧化能力和不易剥落的性能,并且有高的比辐射率。1400K以下黑体源的芯子材料一般都选用不锈钢,因为不锈钢有良好的导热系数,氧化表面的稳定性也很高。铜导热虽好,但受热后形成的氧化层不稳定。1400K以上可用石墨或陶瓷。
 
芯子一般由绕在其外围的镍铬丝加热。为改善腔体温度的均匀性,可改变芯子的外型轮廓或采取非均匀绕组,尽量使每圈加热绕组加热的金属体积不变。在腔体的开口附近损失最大,可在此部位增加加热圈数。
 
由于开口端很难均热,可以在黑体源的出口处设置光栏盘。该光栏相当于测量系统视场光栏,使测量系统只能看到黑体腔的温度较为均匀的中心部分。黑体源的辐射面积等于光栏孔的面积。    红外线测温仪



                                                        图1.16 典型黑体型辐射源的详细结构
 
黑体源的辐射功率对温度十分敏感。T=800K时,温度变化1K ,辐射功率将变化5%。因此,黑体源常用铂电阻测温,PID精密温控装置,控温精度可达0.1K。
 
应该指出:上述腔型黑体的出射辐射仅在与轴线夹角不超过5°~10°范围内符合朗伯余弦关系。当测量系统在大于这一范围介绍接收辐射时,不能再用前面介绍的简单关系计算。必须测出辐射的角分布,用积分计算辐射量。另外,当测量系统的光学口径较大时,辐射不充满入瞳,会引入许多误差。因此,一般黑体源总与大口径平行光管配合使用。                       双色测温仪
 
例如:黑体光栏孔为Φ10mm,平行光管口径Φ400mm,焦距4000mm。可算得平行光管的会聚角为5.7°,出射光束的发散角为0.14°。如测量系统视场很小,在沿光轴方向可自由放置,在垂直光轴方向只要不超过Φ400mm的范围,均可测得稳定的结果。

                                                          图1.17 由黑体和平行光管组成的辐射定标源

下图为一个大口径同心槽低温面源,工作温度150~350K。它由有效辐射面和附罩组成,有效辐射面和附罩均加工成同心V型槽。材料用SY12铝,强氧化发黑,黑层发射率0.93~0.94。理论上,空腔有效发射率可达0.998,辐射面的有效发射率为0.9972。


 
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