第四章红外辐射源.ppt
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1、第四章 红 外 辐 射 源,4.1 腔体辐射的Gouff理论,基尔霍夫定律证明密闭空腔内的辐射就是黑体辐射。 腔体辐射理论是制作黑体源的理论基础。 Gouff和Devos在1954年分别提出了各自计算开 孔空腔有效发射率的理论。,腔孔的有效发射率,根据基尔霍夫定律,腔孔的有效发射率应该等于腔孔的有效吸收率.,设想有一束辐射P0从腔孔入射到腔体内,入射辐射在腔体内经历若干次反射,每经一次反射都有一部分辐射功率从腔孔逸出。如逸出的总辐射功率为P, 那么腔孔的有效反射率:,腔壁反射的辐射功率:,x点的辐射出射度:,腔孔的有效吸收率:,腔孔的有效发射率:,腔孔的有效发射率的计算就归结 为从腔孔逸出的总
2、辐射功率的计算。,设一开孔空腔如图所示。 P0在x 处产生的辐射照度:,第一次反射从腔孔中逸出的辐射功率:,经第一次反射后,留在腔内的辐射功率为:,留在腔内的辐射功率被腔壁第二次反射,反射的功率:,假设 均匀地辐照在空腔内壁,那么第二次从小孔逸 出的功率:,第二次反射部分,留在腔内的辐射功率:,第三次反射后,从小孔逸出的功率:,第三次反射后,留在腔内的辐射功率:,第n次反射后,从腔孔逸出的辐射功率:,若干次反射后,从腔孔逸出的总的辐射功率:,第四次反射逸出的辐射功率:,其中:,腔孔的有效反射率为:,腔孔的有效发射率为:,二.角度因子,三.三种典型腔体的A/St, 圆孔圆锥形腔,对圆形腔孔, 圆
3、孔圆柱形腔, 圆孔球形腔,把球形腔的面积记为S0,四.简化公式,对腔壁材料:,对球形腔:,腔孔的有效发射率只和材料的发射率以及 有关.,五.根据数图简易计算腔孔的发射率,例1.已知l/R=6,=0.9的圆锥腔体,用数图近似计算其腔孔的有效发射率.,例2:l/R=6,材料的发射率为0.6, 腔体为圆孔圆柱形.腔孔的有效发射率是多少?,六.讨论, 腔体效应:腔孔的有效发射率大于材料的发射率;, 材料:材料的发射率越大,腔孔的发射率越大;, 腔体深度:l/R越大,腔孔的发射率越大;, 腔体形状:腔体内表面积越大,腔孔的发射率越大. 在其它条件相同的情况下,球形腔圆柱圆锥.,七.改进:,限制开孔面积,
4、扩大腔内表面面积,4.2 黑体型辐射源,黑体型辐射源作为标准辐射源,广泛地用做红外设备的绝对标准。然而,黑体是一种理想化的概念,在自然界并不存在绝对的黑体。,开有小孔的空腔很接近黑体,所以通常就把开有小孔的空腔叫做黑体辐射源(或标准黑体辐射源)。它可以作为一种标准来校正其他辐射源或红外系统。,一.黑体辐射源的分类,二.黑体型辐射源的结构,HFY-100型主要技术指标 : 测温范围: 180-320K (F22热管) 黑体开口: 50mm 传感器: Pt100, Pt1000 控温测温精度: 0.1K 温度稳定性: 0.05K/h 空腔轴向温度均匀性: 0.1K(L在2/3腔长内) 黑体空腔有效
5、发射率: 0.999 用交流隔离变压器降压、分压,加热功率300W左右 尺寸(mm)重量(kg): 129*400 / 4,主要用途 : 模拟空间冷背景、高真空的环境中,航天、星载红外遥感仪器的定标。,低温黑体辐射源,技术参数 1)温度范围: +1001000连续可调 2)黑体空腔开口: 50mm 3)温度分辨率: 0.1 4) 温度稳定性: 0.5/20分钟 5)温度精度: 0.15%(满量程) 6)冷却方式: 风冷 7)空腔有效分辨率: 0.99 8)电源: 220V(10%),50HZ 9)加热电流: 6-7A 10)使用环境温度: 0-45 11)相对湿度: 85% 12)外形尺寸:
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