技术领域
[0001] 本
发明涉及一种黑体装置，尤其是，涉及一种标准变温黑体装置。
背景技术
[0002] 黑体作为标准红外
辐射源，广泛应用于标定各种红外辐射源的辐射强度，用于各种辐射
温度计、热成像系统等辐射测温设备的标定；研究各种物质表面的热辐射特性，辅助测量材料表面发射率、光学系统的
透射比及物质的透射、反射和吸收等光学性能。衡量一个黑体辐射源性能的优劣主要决定于空腔内有效发射率以及黑体腔的
工作温度，其中黑体辐射源的有效发射率与黑体腔的开口大小、黑体腔的形状、材料的发射率以及腔体内部的等温程度等诸多条件相关。因此，选择合适的腔体结构，对于获得高性能的黑体辐射源具有重要的意义。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种高性能的标准变温黑体装置，以满足检定和工业应用的需求。
[0004] 本发明的标准变温黑体装置，其包括：
真空外壳，在所述真空外壳的一侧与前
法兰配合，在所述真空外壳的另一侧与后法兰配合；黑体腔，在所述黑体腔的外
侧壁上设置控温循环管路；所述黑体腔的一端为开口，所述黑体腔的另一端与黑体锥底配合。
[0005] 其中，在所述真空外壳与黑体腔之间设置有防辐射屏。
[0006] 其中，在所述真空外壳与所述防辐射屏之间设置有
隔热支撑。
[0007] 其中，在所述黑体腔与所述防辐射屏之间设置有隔热支撑。
[0008] 其中，在黑体腔的靠近前法兰的一侧端口处设置有光阑。
[0009] 其中，在所述光阑的靠近前法兰的一侧设置有杂散光抑制管。
[0010] 其中，在所述后法兰上设置有电接头以及液体的进口和出口。
[0011] 其中，在所述后法兰上具有真空抽气口。
[0012] 其中，在黑体腔的侧壁上具有至少一个
温度计阱。
[0013] 其中，所述控温循环管路在所述黑体腔上缠绕放置。
[0014] 本发明的标准变温黑体温度
覆盖范围广，
温度控制效果好，黑体温度与外壳温度的相互影响较小，黑体温度
稳定性高。
附图说明
[0015] 图1标准变温黑体装置的剖面示意图；
[0016] 图2标准变温黑体装置包括控温循环管路的剖面示意图；
[0017] 图3黑体腔的结构示意图；
[0018] 图4黑体腔与黑体锥底的组合示意图。
具体实施方式
[0019] 为了便于理解本发明，下面结合附图对本发明的
实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对发明进行解释，而不作为对其范围的具体限定。
[0020] 图1标准黑体辐射源的剖面示意图，所述图1对标准黑体辐射源的剖面的部分结构进行了图示，其只是为了便于理解发明，不代表其真实的剖面结构完全如图1所示，为了制图的方便和便于理解，对部分元件进行了省略，实际上除图上部件外还存在有未在图中示出的其他部件，下面的所有附图都是示意性结构，不作为对黑体辐射源结构的唯一性限定。
[0021] 所述标准变温黑体辐射源包括真空外壳1，所述真空外壳1为圆筒状，该真空外壳1可采用不锈
钢或其他合适的材料制造，在真空外壳1的两端具有开口，在一端开口上安装有前法兰6，所述前法兰6与所述真空外壳1的端口紧密固定，在真空外壳的端口处具有向
外延伸的凸缘，所述凸缘为环绕所述真空外壳1的前环状凸缘，在该前环状凸缘上具有至少两个通孔，优选为8个通孔，相应的在前法兰6上具有与所述前环状凸缘相对应的通孔，可采用
螺栓穿过位于所述前法兰6和所述前环状凸缘上的通孔，将所述真空外壳1与所述前法兰6进行固定，为了保证密封的严密性，优选可在所述前法兰6或前环状凸缘上设置圆形凹槽，所述圆形凹槽的直径大于所述真空外壳的内径，在所述环形凹槽中设置
密封圈，依靠螺栓的固定，将所述前法兰6通过密封圈压在所述前环状凸缘上，形成密封结构。
[0022] 在所述真空外壳1的另一端开口上安装有后法兰8，所述后法兰8与所述真空外壳1的端口紧密固定，在真空外壳的另一端口处也设置有向外延伸的凸缘，所述凸缘为环绕所述真空外壳1的后环状凸缘，在该后环状凸缘上具有至少两个通孔，优选为8个通孔，相应的在后法兰8上具有与所述后环状凸缘相对应的通孔，可采用螺栓穿过位于所述后法兰8和所述后环状凸缘上的通孔将所述真空外壳1与所述后法兰8进行固定，为了保证密封的严密性，优选可在所述后法兰8或后环状凸缘上设置圆形凹槽，所述圆形凹槽的直径大于所述真空外壳的内径，在所述环形凹槽中设置密封圈，依靠螺栓的固定，将所述后法兰8通过密封圈压在所述后环状凸缘上，形成密封结构。
[0023] 在所述真空外壳1内设置有防辐射屏2，优选所述防辐射屏2为圆筒形，且所述防辐射屏2的尺寸小于所述真空外壳1的内径，在所述防辐射屏2与所述真空外壳1之间设置有多个隔热支撑5，通过所述隔热支撑5将所述防辐射屏2和所述真空外壳1之间隔开，所述隔热支撑5为单个的支撑元件形式，在真空外壳1和防辐射屏2之间依照一定距离间隔分布，起到对防辐射屏2的均匀支撑，另外，也可以采用套在防辐射屏2的环形支撑圈的形式，设置至少两个隔热支撑圈，将真空外壳1与防辐射屏2之间分隔开；或者在两端和中间各设一个隔热支撑圈。
[0024] 在所述防辐射屏2内设置有黑体腔4，在所述黑体腔4与所述防辐射屏2之间设置有多个隔热支撑，所述黑体腔4为两端开口的圆筒形结构，在所述黑体腔4的靠近前法兰一侧的为开口，在所述黑体腔4的另一端安装有黑体锥底，所述黑体锥底从所述黑体腔4靠近后法兰8的一侧被压入或旋入到所述黑体腔4中，所述黑体锥底的外表面可以形成
螺纹，在黑体腔4的内壁上形成有配合的螺纹。
[0025] 如图2中所示，在所述黑体腔4的外侧壁上设置控温循环管路11，所述控温循环管路11在所述黑体腔4上缠绕放置，所述控温循环管路11的两端从所述后法兰8上的孔中引出，优选在所述控温循环管路11中采用
水或其他降温的
流体，通过液体在所述控温循环管路11中的流动调整所述黑体腔4的温度，在后法兰8的中心设置有真空抽气口10，真空系统通过该真空抽气口10对真空外壳1内的空气进行
抽取，使其处于真空状体，如图1所示，所述真空抽气口10设置在后法兰8的中心，在真空抽气口10的上方和下方各设置有一个电接头9，在所述真空抽气口10的左侧和右侧具有两个引出孔，所述控温循环管路11的进口和出口分别对应所述两个引出孔12，所述黑体腔4通过所述控温循环管路11实现温度控制，其中，所述控温循环管路11的进口和出口连接到恒温液体循环器。
[0026] 在所述在黑体腔的侧壁及底部设计多处温度计阱3，在所述温度计阱3中安装有温度计，通过安装的温度计测量黑体腔温度，通过多个温度计阱3的设置，能够对所述黑体腔的不同
位置处的温度进行监控和测量。
[0027] 如图3所示，在黑体腔的靠近前法兰6的一侧端口处设置有光阑13，如图1所示在光阑13的靠近前法兰6的一侧设置有杂散光抑制管7，其对杂散光进行控制；在黑体腔的靠近后法兰8的一侧端口处通过旋入的方式设置黑体锥体14。如图4所示的黑体腔和控温循环管路11的组合结构示意图，其中为了清楚展示黑体锥底14的结构，将所述黑体锥底14的尺寸放大两倍，可以看到，在所述黑体锥底靠近黑体腔的一侧形成凹槽，所述凹槽的口部具有第一宽度，该第一宽度小于所述黑体腔4的内径，所述凹槽的底部具有第二宽度，所述第二宽度小于第一宽度，在远离所述凹槽底部的位置处设置有温度计阱，用于测量所述黑体锥底的温度，为了提高黑体的发射率，在所述凹槽的侧壁上加工有连续的V形槽，所述V形槽，通过沿着黑体锥底的凹槽的开口处依次加工出连续的V形槽，直到该凹槽的底部，因此，在所述黑体锥体的凹槽的侧壁形成围绕侧壁盘旋延伸的的连续V形槽，通过在侧壁上设置V形槽可以明显提高黑体腔的发射率。
[0028] 本发明的标准变温黑体装置，包含真空外壳1，防辐射屏2，温度计阱3，黑体腔4，隔热支撑5，前法兰6，杂散光抑制管7，后法兰8，电接头9，真空抽气口10和控温循环管路11等组件。在黑体腔的侧壁及底部设计多处温度计阱，用于安装温度计测量黑体腔温度。黑体腔外侧的防辐射屏具有降低热辐射作用，通过减小热交换保证黑体温度稳定性。
[0029] 黑体腔为标准变温黑体的核心部件，包含温度计阱3，光阑13，控温循环管路11，黑体腔4和黑体锥底5等部件。黑体腔为圆筒，黑体锥底表面加工为连续的V型槽，黑体锥底通过螺纹与黑体腔装配。控温循环管路缠绕在黑体腔外壁。在黑体腔侧壁的不同位置预留温度计阱，用于安装温度计测量黑体腔温度。
[0030] 标准黑体辐射源是真空红外
亮度温度的量值标准器，作为本发明的实施例，优选其覆盖的温度范围为190-470K，其黑体空腔开口直径为30mm，空腔内径为40mm，底部采用60°锥
角，空腔深度为300mm。空腔内部
喷涂高发射率黑漆Nextel Velvet 811-21。通过基于蒙特卡罗方法的STEEP3
软件计算，当黑漆涂层发射率为0.95时，空腔发射率可达0.9999。空腔前、中和后部分别设置了9个测温点，采用高
精度的铂
电阻温度计来监测黑体空腔温度均匀性，腔底采用标准铂电阻温度计作为黑体的标准温度值。所有的温度计的电阻由Fluke高分辨测温电桥1595A采集。利用内径为10mm的
铜管嵌入黑体空腔的外壁，并且采用金属
锡固定，提高导热性。黑体空腔外部由喷金的防辐射屏和聚四氟乙烯构成，在提供支撑的同时，也降低了黑体温度与外壳温度的相互影响。
[0031] 可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或
修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
