[发明专利]一种电替代绝对辐射计

说明书

技术领域

本发明属于光学辐射度测量领域，涉及一种电替代绝对辐射计，特别涉及可供地面计量部门使用的光谱仪定标器件和航天遥感仪器上新型内置定标基准源。

背景技术

绝对辐射计的测量原理是利用光电等效性，把照射到绝对辐射计上的未知辐射照度的热效应同已知电功率(测定加热电压和电阻)的热效应进行比较，使加热的电功率等效于接收的辐射功率，用电功率再现的方法标定辐射标度。绝对辐射计的主要应用是计量部门作为辐射基准和在航天器上监测太阳总辐照度变化。

目前，绝对辐射计主要是采用双锥腔电替代补偿型，如长春光机所研制的SIARs太阳辐照绝对辐射计，它由一个热沉及其内部两个辐射探测器件构成，该两个辐射探测器为对称的30°正圆锥腔探测器。其中一个圆锥腔为工作腔，接收光辐射和电功率替代加热；另一个圆锥腔为参考腔，用于补偿热沉温漂的影响。热沉的与工作腔开口相对处设有狭缝和快门。圆锥腔探测器是采用电镀工艺特殊制作的薄壁银圆锥腔，腔口直径为13mm，腔壁内埋入860Ω的康铜电加热丝，圆锥腔内涂有一层辐射吸收材料涂料。圆锥腔的开口底套进热电堆环内，热电堆环由呈辐射状排列的180对康铜-铜热电堆构成，热电堆环外端固定在热沉上。这种圆锥腔探测器体积大、热容大，圆锥腔与热沉之间热传导慢，因而辐射计的时间常数长，完成一次测量的时间长(1.5-3min)；加热丝电阻小，引线电阻影响大，影响辐射计测量精度；热电堆环灵敏度低，辐射计的最小可探测功率较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、热容小、辐射探测器件与热沉之间热传导快、加热丝电阻大、灵敏度高的电替代绝对辐射计。

为解决上述技术问题，本发明的电替代绝对辐射计包括热沉，狭缝，快门，辐射吸收材料，加热丝，衬底，热敏电阻和低热传导悬挂系统；所述的衬底选用高热导率、高绝缘性、低热容的材料，辐射吸收材料、加热丝、热敏电阻分别接触固定于衬底的表面构成主辐射探测芯片；低热传导悬挂系统的一端与热沉紧密结合；主辐射探测芯片固定于低热传导悬挂系统的另一端。

本发明的电替代绝对辐射计将辐射吸收材料、加热丝、热敏电阻分别接触固定于高热导率、高绝缘性、低热容的衬底上，热传递迅速，提高了辐射计的灵敏度和响应度。本发明结构简单、尺寸小、热容小，主辐射探测芯片与热沉之间热传导快，因而时间常数小、测量周期缩短、测量效率高；加热丝电阻大，引线电阻可以忽略不计，因而测量精度高；热敏电阻灵敏度高，辐射计的最小可探测功率较大。

所述的热沉为内表面呈球形的壳体，外表面为近似正方体形或球形；热沉的球形内表面抛光或镀高反射材料；低热传导悬挂系统位于热沉内，其一端与热沉内表面紧密结合。热沉的球形内表面能够将入射光集中辐射到辐射吸收材料上，提高了辐射探测芯片对光辐射的吸收率。

所述的低热传导悬挂系统选用绝缘、导热率低的非金属材料，进一步减小了辐射计的时间常数。

本发明还包括参考辐射探测芯片；主辐射探测芯片和参考辐射探测芯片对称放置在低热传导悬挂系统一端的两侧。主辐射探测芯片和参考辐射探测芯片上的热敏电阻作为桥式电路的两个臂，两个标准精密电阻作为桥式电路的另两个臂；主辐射探测芯片上的热敏电阻和一个标准精密电阻之间的节点与参考辐射探测芯片上的热敏电阻和另一个标准精密电阻之间的节点之间加一电源。