[发明专利]一种适用于真空条件下面源黑体宽温度范围控制系统

说明书

技术领域

本发明属于星载红外成像器性能标定设备领域，涉及一种适用于真空条件下面源黑体宽温度范围控制系统，该系统可以有效的提高面源黑体的温度控制范围，特别是制冷方式，能够使得面源黑体控制温度下限达到190K，能逼真的模拟真空低温红外辐射标准源。

背景技术

空间飞行器上携带的红外遥感探测器发回来的遥感数据，是经遥感器光电转换之后形成的电信号，为了将电信号反演成物体的辐射量，就需要在卫星发射之前进行红外通道的标定。标定精度的高低，直接影响到反演的精度，所以红外探测器在研制过程中都必须进行红外辐射定标试验。用于红外定标的红外辐射定标设备由真空容器、热沉、标准面源黑体、深冷黑体、数据采集系统等组成。其中红外辐射定标的关键部件是定标黑体。标准面源黑体需放置在真空舱内。由于面源黑体处于真空环境下，缺少大气热交换与热传导，导致系统阻尼系数较小，系统波动较大、难于控制、控温范围较窄。

工作在真空低温环境下的黑体是卫星遥感器红外辐射定标的标准辐射源，黑体控温系统是一种非线性、大滞后、数学模型很难建立的控制系统。为了提高控温范围，申请号：201010523060.3的专利申请提供了一种真空低温黑体控温系统，在升温初期，对黑体腔和保护腔分别采用不同的模糊控制算法，在升温后期，停止对黑体腔的加热，只对保护腔采用智能PID控制算法，通过两个腔体间的辐射换热维持黑体腔的稳定。通过大气和真空低温环境的多次调试，完善了模糊控制规则。

申请号：201020156086.4的专利申请提供了一种低温大面源黑体辐射源，包括辐射体,辐射体与辐射体框架之间的固定端通过绝热装置隔热，在辐射体的背面设有辐射体后盖；辐射体的辐射面表面经发黑和喷涂黑漆处理，铜辫通过压板设于辐射体的两侧，在辐射体的背后开有槽沟，在辐射体内的中心位置设有铂电阻，在辐射体内设有十三对热电偶，铂电阻与热电偶连接用以加热辐射体的加热控温测温电路，辐射体包括铝基体，在铝基体的表面形成有相间的黑体辐射腔。

现有的温度控制系统虽然提高了面源黑体的温度范围和精度，但是其系统结构复杂，而且均不能满足当前宽温度控制范围的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于真空条件下面源黑体宽温度范围控制系统。该系统可以在快速的控制真空面源黑体辐射温度的前提下，有效的拓展面源黑体的温度控制范围。该系统设计方法不但控制精度高，稳定性快而且结构设计简单。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于真空条件下面源黑体宽温度范围控制系统，其特征在于包括温度控制仪表、程控电源、温度传感器、制冷装置、加热片和面源黑体辐射源；其中，所述加热片、所述温度控制仪表分别设置于所述面源黑体辐射源上，所述温度控制仪表的第一路控制信号输出端经所述程控电源与所述加热片连接，所述温度控制仪表的第二路控制信号输出端与所述制冷装置的控制端连接，所述制冷装置与所述面源黑体辐射源连接；所述温度传感器所述温度控制仪表的信号输入端连接。

进一步的，所述制冷装置为一具有低温液氮电磁阀的加压液氮系统；所述面源黑体辐射源上设有液氮输入输出端口；所述温度控制仪表的第二路控制信号输出端与所述低温液氮电磁阀的开度控制端连接；所述加压液氮系统的液氮输入输出端与所述面源黑体辐射源的液氮输入输出端口连接。

进一步的，所述温度控制仪表的第一路控制信号为电压控制信号；所述第二路控制信号为电流控制信号。

进一步的，所述温度传感器固定安装在所述面源黑体辐射源的内部，通过一传感器三线制导线与所述温度控制仪表的信号输入端连接。

进一步的，所述面源黑体辐射源设有多个辅助加热区和一主加热区；所述辅助加热区位于所述面源黑体辐射源的边缘，每一辅助加热区设有一加热片，所述主加热区位于所述辅助加热区所围成的面源黑体辐射源中心区域，设有一加热片。

进一步的，所述程控电源的电压输出端通过航空插头与所述加热片连接。

进一步的，所述加热片为阻性加热片。

进一步的，所述温度传感器为PT100温度传感器。

一种适用于真空条件下面源黑体宽温度范围控制系统，该系统主要包括：温度控制仪表、温度传感器（比如PT100传感器）、程控电源、阻性加热片、低温液氮电磁阀、加压液氮系统以及面源黑体辐射源等部分。

所述PT100温度传感器测温温度范围为160K～500K，测量精度为0.05K。