[实用新型]互补式模糊红外波谱源

说明书

本实用新型涉及一种红外波谱源，尤其涉及一种可以连续变动波谱范围的互补式模糊红外波谱源。

现常用的红外波谱源有两种：一是利用通电电阻丝发热原理，并用氧化铬、碳化硅、氧化铁等红外材料直接包涂在电阻丝外部，借此形成所需红外发射体；另一种是利用普通陶瓷绝缘材料作基体，在其上制作导电层或电热膜，然后再敷涂红外材料涂层，借此形成所需红外发射体。这些常规红外波谱源，根据其不同的用途而制成不同的波谱范围，并被应用于不同的领域，如工农业、医疗、生化研究等。这些波谱源的波谱范围有限、运用模式单调且不易控制。可是在科学研究和某些应用中，常常需要一个工作方式可控且可以自动连续变动波谱范围的宽带红外波谱源，而这样的红外波谱源至今未得解决。

本实用新型的目的，是基于模糊逻辑控制的原理（李锦林等模糊逻辑控制－－原理和应用《现代科学仪器》1991.，No.4），设计一种能实现连续自动变动波谱范围的、工作模式可控的宽带红外波谱源－－互补式模糊红外波谱源。

众所周知，任何实际的电磁波辐射源（光源），都不是理想的单色（单频）源。换言之，大多数实际电磁波辐射源，都产生有限带宽的连续波谱。产生几乎是纯粹单频（单色）的电磁波，虽然是可能的，但这种精确的代价是昂贵的，而且并非总是必须的。例如，在人体光谱吸收特性的测量中，电磁波的频率变化1Hz，人们都不大可能关注，而且也没有充足理由说明这种微小变化会给测量结果带来多大影响。

正是如上所述的一些被传统逻辑忽视的情况，却构成了用模糊逻辑控制实现模糊红外波谱源的基础。在解决电磁波谱发生器自动宽带连续扫频这个问题上，模糊逻辑之所以起作用，恰恰因为它的低规范性，即允许对给定的输入（某种电信号）作出较灵活的响应，它的输出－－我们所需要的宽带红外波谱－－平滑而连续地变化，因而符合连续变量系统的控制概念。

本文所述及的红外波谱源，有着严格确定的含义。即它必须是由黑体或由接近黑体特性的物质所构成的连续波谱发射源。这种红外波谱源有几个显著的特点：①产生宽频带的连续波谱；②存在主能量辐射波长，也称作峰值波长，用λm表示。随着远离峰值波长λm，辐射能量迅速下降。③波谱辐射总能量仅取决于温度；④峰值波长λm在波谱分布中的位置也仅取决于温度，随着温度升高而移向波长更短的方向。⑤发射体材料可以是金属、合金、半导体或绝缘体以及它们的某种组合。⑥波谱发射特性仅取决于发射体的温度，而与发射体材料结构、以及将发射体激发至某一温度的具体方式（如直热式、旁热式感应式等）无直接关系。⑦具有较高平均发射率值（ε≥0.85）。

许多天然物质材料或市场上购得的工业半成品和产品，经适当工艺处理（如粗糙或黑化）后，均可满足本文所述及的波谱源的要求。

下面列举一些这样的物质或成品：铸铁、强氧化钢、氧化镍铬合金、石棉、炭黑、IRI 403－404－420黑体、半导体电热远红外辐射元件（如TIR系列）、直热式远红外辐射元件（如YHW系列）、碳化硅远红外元件等。所有上述物质或制成品，当用作波谱源中发射体时，均做成具有两个输入端的二端元件（圆棒状、条板状或其他形式），因而可视作电子电路中的电阻。通过对其施加电激励（模糊控制），由此产生的连续波谱，直接向空间辐射输出。

本实用新型的目的是这样实现的：一种互补式模糊红外波谱源包含有波谱发射源，其特征在于所述的波谱发射源系一互补发射的波谱发生器，它由具有较高发射率值（ε＝0.85～0.95）的产生宽带连续波谱的双发射体和模式开关所组成；互补式波谱发生器与模糊控制电路组成互补式模糊红外波谱源，其中模糊控制电路包括由电子定时器、电子开关、整流桥、相控振荡器组成的能调节发射体温度的电激励电路部份和由温度传感器、发射信号检测放大器以及发射波谱及强度显示器所组成的测量显示电路部份；所述的电子定时器，其输入端系一启动开关K1，而其输出端通过半导体二极管与电子开关相接，该电子开关的输出端与相控振荡器的输入端相接，相控振荡器的输出端与互补式波谱发生器输入端相接，互补波谱发生器中两个发射体的一端相互连接，并与整流桥的输出端相接，设置于双发射体旁边的温度传感器（铂热敏电阻，50～700℃）接入检测放大器输入端，该放大器的输出端与显示器的输入端连接。