[实用新型]一种用于高反面红外辐射测量的屏蔽装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及物体表面红外辐射测量技术领域，尤其是涉及一种用于高反面红外辐射测量的屏蔽装置。

背景技术

红外辐射测量时，周围环境的红外辐射是不可忽视的干扰源。非黑体的被测对象表面总有不同大小的辐射反射能力，环境辐射可经被测对象反射后进入探测器。红外探测器接受的总辐射中，只有一部分来源于被测对象的自身辐射。环境辐射对反射率较高的高反面（红外反射率较高的光滑物体表面）的红外辐射测量干扰更加严重。高反面温度接近或低于周边环境温度时，周边环境的红外辐射在高反面经准镜面反射进入红外探测器，探测器接受的总辐射只有一小部分来源于高反面自身辐射，严重干扰高反面的辐射测量精度。常见的高反面有玻璃、陶瓷、金属、油漆表面、光滑塑料表面等。长期以来，高反面自身红外辐射测量被认为是不准确的。

为了消除环境红外辐射对被测对象的反射辐射干扰，人们目前主要采用了两种技术方案。第一种是对红外测量平台的周边环境进行整体液氮冷却和抽真空，大幅度降低环境自身辐射强度并消除低温冷面的结霜。德国国家计量院的高精度红外辐射标准计量设备和中国计量科学研究院的真空红外辐射测量标准设备（VRTSF），都采用整体液氮制冷和真空环境设计，代表了红外辐射测量方面的前沿水平。红外测量平台的整体液氮制冷和抽真空设计，成本极其高昂、通用性差且难以应用于室外环境。实际应用中，大部分红外测量平台无法采用此方案。第二种方案是把环境热辐射等效为一个黑体均匀辐射，通过数学修正模型消除反射的环境辐射。实际环境中包含各种非均匀环境辐射，此方案无法用于物体辐射的面分布测量，只能应用于点测量且误差较大。

环境辐射对高反面自身红外辐射测量干扰的一个典型例子是高反表面的红外辐射成像测温。由于高反表面的反射率高、发射率低，表面温度接近或小于环境温度时，红外热像仪接受的红外辐射中只有一小部分是表面自身辐射。红外成像测温设备上可以明显看到周边热源在高反面的反射成像，高反面一直被视为红外成像测温中的盲区，对其测温被认为是不准确的。高反面的红外成像测温目前主要通过表面覆盖高发射率涂层、胶条等形成局部漫灰面，测量漫灰面温度来间接反应高反表面在此处的温度。涂层或胶条会影响高反面的原温度分布，带来很大的测量误差。某些高反面（例如光学玻璃）受自身性能要求限制，难以在其表面覆盖涂层或胶条。

本发明的环境屏蔽装置可以消除周围环境的反射辐射干扰，实现高反表面的直接红外测温。结合高性能的红外辐射测量设备，屏蔽装置可在不影响原辐射分布的前提下，实现高反面自身红外辐射的精确测量。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种成本低、通用性强、使用方便且可有效保证测量准确性的用于高反面红外辐射测量的屏蔽装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于高反面红外辐射测量的屏蔽装置，其包括底座，以及竖直设置于底座上的冷板；所述冷板围成测量区；所述冷板具有容纳液氮的腔体，该腔体上设置有液氮注入口和泄压口；所述冷板临近测量区的表面称为冷面，该冷面采用经发黑处理的高导热系数的金属材料制成，冷板的其余表面设置有保温层。使用时根据测量对象拼装不同大小、形状的底座和冷板。

优选的是，所述底座内设置容纳气体的腔体，该腔体上设置气体注入口；所述底座上设置有沿冷板内侧边缘延伸的扁平状的气口，用于向冷板的冷面喷射防结霜气体。防结霜气体为氮气或氧气，通过底座喷射的气体，用于屏蔽水蒸气与冷面接触，防止冷面结霜。

优选的是，所述底座由多个底座单元块拼接而成，各底座单元块具有容纳气体的腔体且相互连通。

优选的是，所述冷板由多个冷板单元块拼接而成，各冷板单元块均具有容纳液氮的腔体，且腔体上均设置有液氮注入口和泄压口。

优选的是，所述冷板和底座采用可拆卸连接。

优选的是，所述冷板远离测量区的表面至少竖直设置两个立管，立管内插入可插拔的插杆，所述底座上设置与立管对应的盲孔；所述插杆穿过立管并伸入底座的盲孔，实现冷板与底座的可拆卸连接。

优选的是，所述冷板上腔体的泄压口可通过管道与底座上腔体的气体注入口连接。在一些用时短的红外辐射测量中，用冷腔挥发出的氮气抑制冷面结霜。

与现有技术相比，本发明采用开放式的屏蔽环境辐射设计，可大幅度提升高反面自身红外辐射在红外辐射测量仪接受的总辐射中的比例，提升高反面的辐射测量精度。与现有高精度红外测量广泛采用的整体环境液氮制冷和真空技术相比，本发明具有如下优点：