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黑体辐射源作为标准红外辐射源,广泛应用于红外光学系统的校准,各种材料发射率的测量,以及红外探测器及红外辐射仪器的标定。辐射特性和温度特性是决定黑体性能的两个重要因素。辐射特性用黑体有效发射率(发射率)来描述,温度特性指黑体的温场均匀性和温度稳定性。黑体发射率的大小直接取决于腔体形状设计和腔体材料的选取与处理;温场均匀性主要取决于加热丝的绕法,温度稳定性与选择的温度控制器性能息息相关。
本文在理论研究的基础上,设计并研制出了中温黑体辐射源,辐射腔体为圆柱圆锥的组合,圆锥顶角为50°,圆柱直径为23mm,腔长135mm,腔体材料选择了不锈钢,经过特殊处理,使其表面发射率达到0.80~0.85。通过改变了黑体加热丝传统的单层绕法,利用新型绝缘材料,将加热丝按照腔体温度分布的特点疏密有别、多层补偿腔体端区的热损失,显著提高了温场均匀性。辐射出射口安装有分离的光阑盘,盘上备有6种不同孔径的光阑,可根据用户需要调整辐射孔径大小。按照中温黑体检定规程GJB1826-93的规定,对研制的中温黑体进行了检定,结果表明:该黑体发射率为0.99,温场均匀性在距腔底三分之一腔长处达到2℃,温度稳定性为±0.2℃/h。