[实用新型]辐射亮度补偿式热辐射红外光源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有辐射亮度补偿控制的热辐射红外光源系统，应用于光学、红外检测、辐射亮度测量等领域。

背景技术

热辐射红外光源是一种以产生红外辐射为主要目的的非照明用光源，常用于红外光谱反射率和透过率测量、薄膜厚度检测、非接触式辐射加热技术领域；红外光源光谱辐射输出的稳定性是上述测量或检测技术获得良好准确性和重复性的根本保证。

碳化硅、氮化硅等高温陶瓷材料通电加热后在波长为2-20μm范围内近似黑体辐射，具有较高的辐射效率，是热辐射红外光源的首选发热体。传统的陶瓷热辐射红外光源主要由发热体、调整光路、稳流电源三部分组成，陶瓷发热体在稳流电源输出的恒定电流作用下将电能转化为热能，经调整光路后获得汇聚或平行的连续光谱辐射。

传统热辐射红外光源对光谱辐射亮度的控制属于开环控制，如图1所示，其光谱辐射输出的稳定性仅依赖于稳流电源的恒流特性。然而，受发热体表面氧化现象影响，发热体表面光谱发射率随之发生变化，势必造成光源输出的光谱辐射亮度改变；此外，随着工作时间的延长，陶瓷发热体不可避免的出现自身老化现象，导致红外光源光谱辐射亮度输出的发生变化。可见，即使在精密稳流电源能够输出恒定电流的情况下，开环控制的传统热辐射红外光源受陶瓷发热体表面发射率变化和自身老化现象的影响，其光谱辐射亮度的稳定性也难以保证。

实用新型内容

为解决热辐射红外光源输出的辐射亮度的不稳定性，本实用新型提供了一种辐射亮度补偿式热辐射红外光源系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型系统包括陶瓷发热体、调节光路和稳流电源，其结构要点是：调节光路由输出光路和测量光路组成，陶瓷发热体通过功率调节器在稳流电源输出的恒定电流作用下将电能转化为热能，陶瓷发热体发射的光谱辐射大部分经输出光路调整成平行输出辐射的同时，少部分的光谱辐射经测量光路汇聚后发给辐射亮度补偿单元，辐射亮度补偿单元通过功率调节器对稳流电源的输出功率进行调节，实现对陶瓷发热体辐射亮度的稳定控制。

进一步改进技术方案，辐射亮度补偿单元由红外探测器、信号处理电路和补偿控制器组成，经测量光路汇聚后投射在红外探测器上的光谱辐射，经红外探测器光电转化成微弱电信号，经信号处理电路进行整形、滤波、放大后进入到补偿控制器，补偿控制器根据反馈的电信号变化量对功率调节器进行功率调解。

本实用新型有益效果：

本实用新型提供的辐射亮度补偿式热辐射红外光源与传统红外光源之间存在明显区别，主要体现在调整光路中包含有输出和测量两个光路，陶瓷发热体发射的红外辐射经输出光路调整成平行输出辐射的同时，在输出光路中巧妙的设计有测量光路，能够实现对光源输出辐射亮度的同步测量；补偿控制器根据输出辐射亮度的测量值及时对稳流电源的输出电流进行调节，实现对发热体的辐射亮度的闭环控制，使红外光源的输出辐射亮度具有良好的稳定性和抗干扰性。

附图说明

图1是现有技术的陶瓷发热体热辐射红外光源系统示意图；

图2是本实用新型的系统示意图；

图3是本实用新型光路设计图；

1-陶瓷发热体，2-稳流电源，3-调整光路，31-输出光路，32-测量光路，4-辐射亮度补偿单元，41-红外探测器，42-信号处理电路，43-补偿控制器，5-功率调节器。

具体实施方式

下面结合附图2-3对本实用新型做进一步技术描述：

如图2-3所示，本实用新型系统包括陶瓷发热体1、调节光路3和稳流电源2，调节光路由输出光路31和测量光路32组成，陶瓷发热体1通过功率调节器5在稳流电源2输出的恒定电流作用下将电能转化为热能，陶瓷发热体1发射的光谱辐射大部分经输出光路31调整成平行输出辐射的同时，少部分的光谱辐射经测量光路32汇聚后投射在红外探测器41上，经红外探测器41光电转化成微弱电信号，经信号处理电路42进行整形、滤波、放大后进入到补偿控制器43，补偿控制器43根据反馈的电信号变化量对功率调节器5进行功率调解，功率调节器5对稳流电源2的输出功率进行调节，实现对陶瓷发热体1辐射亮度的稳定控制。

红外光源启动，补偿控制器根据测量光路的辐射亮度值对功率调节器进行调节，控制稳流电源的输出电流，陶瓷发热体在电流作用下产生的红外辐射进入输出光路和测量光路。