大口徑面黑體輻射源的理論與實(shí)驗(yàn)研究大口徑面黑體輻射源的理論與實(shí)驗(yàn)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(duì)稱(chēng)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(kāi)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(mǎn)足要求了。隨著紅外技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)大口徑面黑體的需求越來(lái)越多。缺少合適的黑體輻射源，以及缺少對(duì)大口徑面黑體輻射特性進(jìn)行

2、分析、評(píng)估的方法，嚴(yán)重影響了紅外技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、尤其是在軍事方面的應(yīng)用。因此需要開(kāi)展對(duì)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(mǎn)足實(shí)際需要，并提出相應(yīng)的輻射特性分析方法。
　　在我國(guó)由于還沒(méi)有實(shí)用可靠的對(duì)面黑體輻射源輻射特性進(jìn)行理論評(píng)估的方法，對(duì)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(mǎn)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(duì)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(jì)算，完成了輻射源的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)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(duì)輻射源的輻射性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并提出通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域做了如下工作：
　　1.應(yīng)用MonteCarlo方法，對(duì)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(jì)算，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大口徑面輻射源輻射特性的評(píng)估。建立了對(duì)光束進(jìn)行

4、完全跟蹤的MonteCarlo模型，對(duì)隨機(jī)數(shù)的均勻性做了檢驗(yàn)，并對(duì)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(jì)算精度。利用模擬計(jì)算的結(jié)果，對(duì)輻射源的腔形結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　2.在積分方程法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用有限元計(jì)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(jì)算局部有效發(fā)射率的迭代公式，并對(duì)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(jì)算。通過(guò)將有限元方法的計(jì)算結(jié)果與MonteCarlo方法的計(jì)算結(jié)果相比較，

5、對(duì)MonteCarlo方法的可行性進(jìn)行了驗(yàn)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(duì)輻射源整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，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(jì)了基于PIC16F876微處理器的溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)。由于輻射源工作在近室溫，易受干擾，對(duì)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