（100～400）K真空红外亮温标准黑体辐射源研制

发布时间：2020-03-21 18:07

【摘要】：为了满足我国航天红外遥感亮度温度溯源的迫切需求,中国计量科学研究院于2015年建立了一套真空低背景红外遥感亮度温度计量标准装置,该装置温度范围覆盖(190~340)K,满足了部分我国在研和未来规划的航天重大工程和型号的量值计量标准的需求。为进一步提升红外遥感卫星计量服务校准的能力和水平,急需研制温度范围覆盖(100~400)K的真空红外亮温标准黑体辐射源,扩展我国红外遥感亮度温度计量标准装置所覆盖的温度范围。本课题的主要研究内容如下:研制温度范围为(100~400)K的真空红外亮温标准黑体辐射源装置,该装置的设计主要包括空腔结构尺寸的设计、黑体防漏热设计、黑体控温方式的设计、黑体温度测量方式的设计等四大部分。空腔材料为紫铜,空腔形状为圆柱-圆锥形,底部锥角为120°,空腔内径40 mm,开口直径30 mm,空腔深度315 mm,空腔内壁涂层材料为NEXTEL Velvet-Coating 811-21,该涂层发射率为0.96,该黑体空腔有效发射率优于0.9998。温度控制方案采用液氮制冷与3温区PID加热控温实现黑体辐射源在(100~400)K范围内的温度控制。通过精密铂电阻温度计与ASL-F500测温电桥对黑体空腔腔体轴向温度以及腔底温度进行采集与测量,测试结果表明黑体轴向温度均匀性优于0.120 K,空腔底部的温度稳定性优于0.020 K/20 min。将黑体辐射源放置于大气室温环境,进行温度计一致性实验,测试结果表明20min内温度计一致性为0.021 K。依据黑体轴向温度均匀性测试结果,采用蒙特卡洛发射率计算方法计算黑体温度不均匀程度对空腔有效发射率的影响,其结果表明空腔温度的不均匀性对空腔法向有效发射率的影响在0.003%以内。评价了该黑体辐射源的不确定度,在(8~16)μm波长范围内的合成标准不确定度优于0.030 K。
【图文】：

地面实验室辐射定标设备示意图

图 1.1 地面实验室辐射定标设备示意图星上遥感红外成像仪器的定标一般以定标黑体作为成像仪器的标准辐射源。定标方法如图 1.2 所示，两个分别被控制在红外成像仪器观测对象最低温度和最高温度的黑体辐射源，在红外成像仪器对观测对象进行扫描成像时，，首先对两个黑体辐射源进行扫描成像，从而获取观测对象动态上下限的辐射温度。定标过程完成后，将定标点图像数据和温度数据记录并传输到地面工作站，通过对数据进行处理可得到成像仪器视场内被测对象的辐射温度[12-14]。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH811

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本文编号：2593728