[发明专利]一种防结霜低温面源黑体

说明书

本发明公开了一种防结霜低温面源黑体，包括壳体以及设于壳体内的黑体板、半导体制冷器、温控组件、散热组件和电源模块，所述半导体制冷器与温控组件电连接，所述温控组件和散热组件均与电源模块电连接；所述黑体板的前端设有安装在壳体上的防结霜组件，所述温控组件适于连接外部计算机并依据PID参数进行计算来调节所述半导体制冷器的功率。本发明能够有效保护低温面源黑体，避免表面结霜，同时提高了低温面源黑体的温度准确性和稳定性。

技术领域

本发明涉及光学特性技术领域，尤其涉及一种防结霜低温面源黑体。

背景技术

黑体是一种理想物体，它的发射率和吸收率都为1，即能在任何温度下全部吸收所有波长的辐射，并能最大限度地发出辐射。在现实中并不存在理想的黑体，但可以用同样原理制造的设备黑体近似地代替黑体。

设备黑体广泛应用与红外热像仪、光谱仪等测量设备的标定。根据热像仪和光谱仪等测量设备的测试目标，红外标定使用的黑体温度段也不同。由于标定黑体设备暴露在空气中使用，在进行零摄氏度以下标定实验时，由于空气和黑体辐射面的温度差别较大，导致空气中的水蒸气冷凝到黑体表面，形成结霜，由于热像仪的响应灵敏度受结霜的影响很大，导致测量结果的准确性受到质疑，不能作为红外设备的定标溯源依据。

由于低温面源黑体的温度准确性直接影响后续温度传递，为了防止低温工作时空气与面源黑体表面进行对流换热，产生结霜的情况，而影响仪表温度校验，常用的方案有三种：第一种是直接向面源黑体表面吹干燥气体，该方案的优点是防结霜效果明显，但是因氮气温度与面源黑体温度存在差别，面源黑体表面温度变化明显，温度准确度不高；第二种是将面源黑体表面封装在一个充满干燥氮气的箱内，用光学窗口密封，这种方案的优点是是设计简单，但由于光学窗口透过率没法实现1，而引入窗口温度误差，在计算测量结果时需要对其进行修正，另一方面光学窗口透过率0.99以上也会造成加工成本高；第三种是将面源黑体与被测系统一起放置在充满氮气的罩子内，该方案的优点是被测系统与面源黑体之间无其他装置引入温度误差，但是由于被测系统的种类繁多，会出现各种体积被测系统，而且被测系统与面源黑体之间的距离有远有近，这种方案会需要针对各种被测系统加装各种不同罩子，种类繁多、体积庞大造成成本高。

此外，传统的低温面源黑体，其温控器采用脉冲电压输出的方式控制半导体制冷器，由于半导体制冷器上的电压波形为方形脉冲，温控功率有突变，导致温度稳定性不高，一般稳定性为±1℃，而且由于电压突变，会降低半导体制冷器的寿命。

因此如何提高低温面源黑体的温度准确性和稳定性成为低温面源黑体工作研究中的不可忽视的一部分。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种防结霜低温面源黑体，有效保护低温面源黑体，避免表面结霜，能够提高低温面源黑体的温度准确性和稳定性。

实现本发明目的技术方案是：

一种防结霜低温面源黑体，包括壳体以及设于壳体内的黑体板、半导体制冷器、温控组件、散热组件和电源模块，所述半导体制冷器和散热组件依次设于黑体板的后端，所述温控组件与黑体板相接触，所述半导体制冷器与温控组件电连接，所述温控组件和散热组件均与电源模块电连接；所述黑体板的前端设有安装在壳体上的防结霜组件，所述温控组件适于连接外部计算机并依据PID（Proportion Integration Differentiation，比例积分微分）参数进行计算来调节所述半导体制冷器的功率。