大口徑面黑體輻射源的理論與實驗研究大口徑面黑體輻射源的理論與實驗研究.pdf

1、傳統(tǒng)的黑體輻射源，由于受到加工水平、分析方法的限定，通常選用軸對稱腔形，如圓柱、圓錐、圓柱-圓錐、雙圓錐、圓柱-內(nèi)凸錐等，具有較小的開口，適用于高溫情況。而在中低溫范圍，按紅外成像系統(tǒng)最小可分辨溫差(MRTD—MinimumResolvableTemperatureDifference)靈敏度的要求，這些輻射源就不能滿足要求了。隨著紅外技術(shù)的迅速發(fā)展，對大口徑面黑體的需求越來越多。缺少合適的黑體輻射源，以及缺少對大口徑面黑體輻射特性進(jìn)行

2、分析、評估的方法，嚴(yán)重影響了紅外技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)、尤其是在軍事方面的應(yīng)用。因此需要開展對性能優(yōu)良的大口徑面黑體的性能研究，把它們作為標(biāo)準(zhǔn)輻射源使用，以滿足實際需要，并提出相應(yīng)的輻射特性分析方法。
　　在我國由于還沒有實用可靠的對面黑體輻射源輻射特性進(jìn)行理論評估的方法，對面黑體輻射源進(jìn)行研制，其輻射出度的均勻性就難以保證，不能滿足在軍事方面應(yīng)用的要求。為了研制一種新型的大口徑面黑體輻射源，本文建立了正確的MonteCarlo模型，對具

3、有同心圓V形槽表面的有效發(fā)射率分布進(jìn)行模擬計算，完成了輻射源的結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)實際需要，采用熱管技術(shù)，研制了用于紅外成像校正的大口徑面黑體輻射源。對輻射源的輻射性能進(jìn)行了實驗驗證，并提出通過實驗確定輻射源發(fā)射率的方法。本文在大口徑面黑體輻射源輻射特性的理論與實驗研究領(lǐng)域做了如下工作：
　　1.應(yīng)用MonteCarlo方法，對具有同心圓V形槽輻射表面的有效發(fā)射率分布進(jìn)行了模擬計算，實現(xiàn)了對大口徑面輻射源輻射特性的評估。建立了對光束進(jìn)行

4、完全跟蹤的MonteCarlo模型，對隨機(jī)數(shù)的均勻性做了檢驗，并對抽樣方法進(jìn)行了研究，提高了這種隨機(jī)模擬的方法的計算精度。利用模擬計算的結(jié)果，對輻射源的腔形結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計。
　　2.在積分方程法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用有限元計算方法，推導(dǎo)了黑體空腔內(nèi)有限元圓環(huán)之間的角系數(shù)公式，建立了計算局部有效發(fā)射率的迭代公式，并對圓錐黑體空腔的局部有效發(fā)射率和空腔有效發(fā)射率進(jìn)行了計算。通過將有限元方法的計算結(jié)果與MonteCarlo方法的計算結(jié)果相比較，

5、對MonteCarlo方法的可行性進(jìn)行了驗證。
　　3.采用熱管技術(shù)，研制了一套大口徑面黑體輻射源裝置。對輻射源整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，當(dāng)輻射源保持立式安裝，熱管加熱系統(tǒng)能保證處于水平的輻射底面具有均勻的溫度，可以保證輻射源能提供大面積的均勻輻射。設(shè)計了基于PIC16F876微處理器的溫度測量和控制系統(tǒng)。由于輻射源工作在近室溫，易受干擾，對溫度控制方法進(jìn)行了研究。為了使輻射源具有良好的溫度穩(wěn)定性，并且具有溫控點(diǎn)連續(xù)可調(diào)的功能，采用模糊