專利名稱：一種帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于熱力學技術領域，涉及一種帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置。
背景技術：
2003年春季，SARS病毒像一個幽靈悄然降臨全國各地，由于人們對其認知度很 低，加之該病毒具有非常強的傳染性，如不能正確應對，及時控制，后果將不堪設想。同樣， 2009年在世界范圍內出現在甲型Hmi流感病毒，也具有一定的傳染性，需要及早發現，及 早隔離，及早治療。隨著人們對傳染病毒特點及其傳染方式的不斷認識，在口岸及人群聚集地篩揀高 溫個體成了避免傳染病毒擴散的最有效的方法。由于傳染病毒具有越長時間越近距離接觸 傳染性越強的特點，因此兼有快速及非接觸特點的紅外溫度計成了快速篩揀發燒人體的安 全有效的方法。在抗非典行動期間我國進口 了大約200，000臺紅外溫度計。隨著紅外溫度計在機 場、車站、商場等地的大量應用，如何對紅外溫度計尤其是像紅外耳溫計和紅外額溫計這樣 的大視場角紅外溫度計進行現場校準顯得非常重要。這就需要帶有校準附件的黑體輻射源 標準裝置來用于現場校準紅外溫度計等測溫裝置，因此便攜、在非實驗室環境使用及滿足 要求的校準精度成為需求的重點。常規的較大開口的黑體空腔的有效發射率只有在腔體較 深的部位較高，能夠滿足校準要求，而越靠近開口的部位有效發射率越低，不適用于具有超 大測量視場角的紅外耳溫計或紅外額溫計的校準。
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是為常規黑體空腔上增加一種校準附件，使由此制成的 黑體輻射源在具備常規功能的基礎上，能夠適用于對具有超大測量視場角的紅外溫度計的 現場校準，且能滿足便攜性和高校準精度。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發明的技術方案提供一種帶校準附件的黑體輻射源腔體裝 置，其包括黑體空腔，設置為圓柱-圓錐形，其內壁表面噴涂有高發射率材料；校準附件，為金屬光闌，可拆卸地安裝在所述黑體空腔開口處，所述校準附件朝向 所述黑體空腔的一側為鍍金反射面。上述帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置中，所述黑體空腔包括第一空腔，所述第 一空腔的開口處一端為圓柱形空腔，該圓柱形空腔的底部為圓錐形空腔，所述校準附件安 裝在所述第一空腔的開口處；所述第一空腔底部還設置有第二空腔，所述第二空腔設置為 柱形或柱錐形，所述第二空腔內部設置有隔熱板。上述帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置中，所述第二空腔設置為柱錐形時，所述第二空腔的開口處一端為圓柱形空腔，該圓柱形空腔的底部為圓錐形空腔。上述帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置中，所述第一空腔和第二空腔之間設置有 安裝孔，所述安裝孔內安裝有測溫傳感器和/或溫度控制器。上述帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置中，所述第一空腔開口處設置有安裝所述 校準附件的限位臺階。上述帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置中，所述校準附件的金屬光闌背向所述黑 體空腔一側設置有帶手持端的隔熱層。(三)有益效果上述技術方案設計了帶有校準附件的黑體輻射源腔體裝置，可用于測量人體溫度 的紅外溫度計、人體溫度快速篩檢儀、紅外耳溫計的實驗室和現場校準；該腔體裝置還設置 有測溫傳感器和/或溫度控制器，實現對溫度的實時調節；具有易安裝和拆卸的校準附件， 使用校準附件，能夠提高黑體空腔圓柱表面的有效發射率，使由此制成的黑體輻射源穩定 性好、不確定度小和操作簡便、靈活，且能滿足便攜性和高校準精度，在具備常規性能的基 礎上，能夠適用于對具有超大測量視場角的紅外溫度計的現場校準。
圖1是本發明實施例的帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置的結構示意圖；圖2是本發明實施例的黑體輻射源的結構示意圖；圖3是本發明實施例的黑體輻射源溫度控制系統圖；圖4是本發明實施例的一種黑體空腔的結構示意圖；圖5是本發明實施例的另一種黑體空腔的結構示意圖；圖6是本發明實施例的校準附件的結構示意圖；圖7是本發明實施例的校準附件裝入黑體空腔的示意圖；圖8 (a)和8 (b)是視場角不同的兩種額溫計的視場角示意圖；圖9是本發明實施例的黑體輻射源整機裝置的后面板示意圖；圖10是本發明實施例的黑體輻射源整機裝置開機后的狀態示意圖。其中，1 校準附件；2 黑體空腔；3 第一空腔；4 第二空腔；5 第一隔熱板；6 第 二隔熱板；7 第一安裝孔；8 第二安裝孔；9 加熱器；10 晶閘管；11 散熱風扇；12 報警 繼電器；13 電源開關；14 第一繼電器觸點；15 第二繼電器觸點；16 第三繼電器觸點； 17 第四繼電器觸點；18 第一圓錐空腔；19 第二圓錐空腔。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。圖1是本發明實施例的帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置的結構示意圖，圖2是 本發明實施例的黑體輻射源的結構示意圖。如圖1所示，該腔體裝置包括黑體空腔2，設 置為圓柱-圓錐形，其內壁表面噴涂有高發射率材料；校準附件1，為金屬光闌，可拆卸地安 裝在所述黑體空腔2開口處，所述校準附件1朝向所述黑體空腔2的一側為鍍金反射面，校 準附件1的金屬光闌背向所述黑體空腔2一側設置有帶手持端的隔熱層。如圖2所示，由該腔體裝置組成的黑體輻射源包括黑體空腔1，其腔底后部設置有測溫傳感器和/或溫度 控制器PRT ；溫度調節器，一端與測溫傳感器和/或溫度控制器連接，另一端連接調功板；加 熱器2，設置在黑體空腔1外部，與電源系統和固體繼電器構成閉合環路；固體繼電器與調 功板連接。由于黑體輻射源需用于現場校準，不希望再使用另外的標準器及二次表，同時現 場環境條件難以控制，因此本實施例中選用了日本SHIMADEN公司最高精度的控制儀表 SR253作為溫度調節器，一方面該儀表0. 1 %的精度可以保證黑體輻射源的精度滿足校準 常用紅外輻射溫度計的精度要求，另一方面，該儀表受環境影響(環境溫度、電源變化)明 顯小于其它低精度儀表。本實施例中的測溫傳感器和/或溫度控制器優選鉬電阻溫度計 (PRT)，它既可以用作控溫元件，又可以作為標準器。圖4示出了本發明實施例的一種黑體空腔的結構示意圖，該黑體空腔結構包括柱 錐形的第一空腔3，第一空腔3的開口處一端為圓柱形空腔，該圓柱形空腔的底部為圓錐形 空腔，第一空腔的腔體內壁上噴涂有高發射率的材料，使第一空腔3形成黑體空腔。高發射 率涂料的性能直接影響黑體空腔的結構與性能，涂料的發射率越高，將能在同樣空腔有效 發射率要求條件下，使空腔口徑與深度的比越大，實用性越強。第一空腔3的后部還設置有 第二空腔4，第二空腔4設置為柱形空腔，在該柱形空腔內部設置有第一隔熱板5，具有輻射 屏蔽作用，實現黑體空腔后端的準絕熱設計。在第一空腔3和第二空腔4之間設置了第一 安裝孔7，其內部安裝鉬電阻溫度計，用于測溫和控溫。另外，第一空腔3開口處設置有安裝 所述校準附件1的限位臺階，以方便校準附件1的安裝和拆卸。圖5示出了本發明實施例的另一種黑體空腔的結構示意圖，該腔體結構中黑體空 腔的結構與圖4所示的黑體空腔的結構相同，其區別在于黑體空腔后部的第二空腔的結 構，該實施例的第二空腔4設置為柱錐形，第二空腔4的開口處一端為圓柱形空腔，該圓柱 形空腔的底部為圓錐形空腔，圓柱形空腔內部設置有兩個隔熱板，第一隔熱板5設置在靠 近圓柱形空腔與圓錐形空腔的連接處，第二隔熱板6設置在圓柱形空腔的開口處。第一空 腔3和第二空腔4之間設置有兩個安裝孔，第一安裝孔7用來安裝控溫溫度傳感器，本實施 例中優選測溫鉬電阻，第二安裝孔8用來安裝測溫傳感器，本實施例優選測溫鉬電阻，控溫 溫度傳感器和測溫傳感器用于對控溫儀進行校準或使黑體輻射源獲得更高溫度準確度。在本實施例中，第一空腔3 口徑為60mm，總深度，即圓柱形空腔和圓錐形空腔的總 長度之和為180mm，底部的圓錐形空腔的腔底錐角120°。第二空腔4的口徑與第一空腔3 口徑相同，第二空腔4的總深度小于第一空腔3的總深度，第二空腔4圓錐形空腔的腔底錐 角 120° 。圖6示出了本發明實施例的校準附件的結構示意圖。校準附件1包括第一圓錐空 腔18和第二圓錐空腔19。第一圓錐空腔18的開口端插入黑體空腔2的第一空腔3圓柱形 空腔的開口，第二圓錐空腔19的開口端用來插入被校準的紅外耳溫計和紅外額式體溫計。 第一圓錐空腔18的開口端直徑為60mm，底面直徑為13mm，第一圓錐空腔18內表面為銅基 底鍍金表面。第二圓錐空腔19的開口端直徑為22mm，底面半徑為13mm。將校準附件1插 入黑體空腔2之后的示意圖如圖7所示。利用上述校準附件，黑體輻射源可用于紅外耳溫計和部分大視場角額溫計現場校 準。校準附件的反射面為工作面，必須注意保護，不得用手碰觸。反射面沾染輕微灰塵時，可用橡膠氣吹除去，嚴重污染時，可用洗瓶用高純乙醇清洗，不使用時，放入保護盒內保存。黑體輻射源的溫度控制系統示意圖如圖3所示，溫度控制器選用日本島電公司的 SR253，SR253測量置于腔底附近的三線制PtlOO控溫鉬電阻的溫度，通過PAC15P與MAX15 晶閘管10調節加熱器9的輸出功率，從而實現對黑體空腔2的溫度控制，晶閘管10與供電 線的連接線路上設置有第三繼電器觸點16，加熱器9與供電線的連接線路上設置有第四繼 電器觸點17。系統中使用了兩個事件繼電器EVl和EV2。事件繼電器EVl和EV2均與報警 繼電器12連接，事件繼電器EVl用于超溫報警，EV2用于加快降溫速度，提高工作效率。當 黑體溫度高于55°C時，EVl動作，加熱器9供電被中斷，同時散熱風扇11啟動，使黑體空腔 2強制降溫，散熱器11與供電線的連接線路上分別設置有第一繼電器觸點14和第二繼電器 觸點15 ；當新的設定溫度低于當前溫度0.5°C及以上時EV2動作，電源開關13斷開，供電電 源被切斷，同時散熱風扇11啟動，使黑體空腔2快速降溫。當黑體空腔2溫度低于設定溫 度0. 2°C時，散熱風扇11停止，電源開關13接通，即供電接通。黑體輻射源可用于測量人體溫度的紅外溫度計、人體溫度快速篩檢儀、紅外耳溫 計的實驗室和現場校準。將其組裝成整機裝置時的相關參數設置為溫度范圍30°C 50°C (溫度設定值需高于環境溫度2V以上)黑體空腔直徑60mm校準附件第一圓錐空腔開口直徑13mm黑體空腔發射率ε = 0. 998使用校準附件時黑體空腔發射率ε > 0. 998控溫器:SHIMADENSR253,配備 RS232 接 口輻射溫度不確定度0. 080C控溫穩定性彡0. 01 °C /30min控溫環境溫度系數士ο· ore /10°C (典型值)使用環境溫度10°C 32°C，無結露電源50Hz，220V士 10%，100W黑體輻射源外形尺寸(長X寬X高)400 X 360 X 200 (mm)儀器箱外形尺寸(長X寬X高)640X470X290(mm)凈重14.2kg毛重(含儀器箱及內部附件):26kg在使用時，將黑體輻射源放置在水平工作臺或三腳架上，防止跌落損壞。如圖9所示，為黑體輻射源整機裝置的后面板示意圖，將電源線插入黑體輻射源 后面板上的電源插孔，連接電源線與電源。按下電源開關，控溫儀面板點亮，控溫儀顯示初始信息后進入“設定值”和“當前測 量值”狀態。面板上方大字體數碼管顯示“當前測量值” 33. 999，下方液晶屏幕內顯示“設 定值” 34. 000，如圖10所示。關閉黑體輻射源裝置后面板上的電源開關將黑體輻射源關閉。在圖10所示狀態 下，按—鍵，將設定窗口內光標移動至希望更改的數位，按S]或β調整設定值，按EN T輸 入設定值。達到設定值并穩定5分鐘以后，黑體輻射源可用于校準實驗，此時黑體輻射源溫度由控溫儀顯示的“當前測量值”表示。對于已被校準的黑體輻射源，可使用校準證書提供 的數據對“當前測量值”進行修正。在使用黑體輻射源對紅外耳溫計/部分大視場角額溫計進行現場校準時，需使用 校準附件。使用時請遵守以下步驟。手持“耳溫計探頭插孔”部分，將校準附件從保護盒內取出。將“反射面”面向黑體輻射源黑體空腔的空腔底，沿空腔軸線方向將校準附件推入 空腔前端的聚四氟乙烯端頭，位置如圖7所示。進行額溫計校準時，需將耳溫計探頭插孔部分旋出后再將校準附件推入空腔。黑體輻射源達到設定溫度并穩定20分鐘后，可以進行耳溫計/額溫計校準。使用校準附件進行耳溫計或額溫計校準時，黑體輻射源輻射源的輻射溫度可根據 校準證書上采用校準附件時的輻射溫度確定。現場校準附件可用于如圖8(a)所示的無光學會聚系統的大視場角額溫計，而對 于具有光學會聚系統如圖8(b)所示的小視場角的紅外體溫計，則不需使用現場校準附件。因產品差異較大，對于特異性紅外耳溫計/額溫計產品請與生產商(經銷商)溝 通具體的校準方法。上述技術方案設計了帶有校準附件的黑體輻射源，可用于測量人體溫度的紅外溫 度計、人體溫度快速篩檢儀、紅外耳溫計的實驗室和現場校準；該黑體輻射源還包括了溫度 調節器，實現對溫度的實時調節；整個輻射源裝置不僅穩定性好、不確定度小和操作簡便， 而且改進的黑體空腔結構，能夠提高有效發射率；增加的校準附件，擴展了黑體輻射源的使 用功能；同時配備數字溫濕度計、便攜推車和帶腳輪的三腳架，儀器運輸和現場使用更便 捷。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換 也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置，其特征在于，包括黑體空腔，設置為圓柱-圓錐形，其內壁表面噴涂有高發射率材料；校準附件，為金屬光闌，可拆卸地安裝在所述黑體空腔開口處，所述校準附件朝向所述 黑體空腔的一側為鍍金反射面。
2.如權利要求1所述的帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置，其特征在于，所述黑體空 腔包括第一空腔，所述第一空腔的開口處一端為圓柱形空腔，該圓柱形空腔的底部為圓錐 形空腔，所述校準附件安裝在所述第一空腔的開口處；所述第一空腔底部還設置有第二空 腔，所述第二空腔設置為柱形或柱錐形，所述第二空腔內部設置有隔熱板。
3.如權利要求2所述的帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置，其特征在于，所述第二空 腔設置為柱錐形時，所述第二空腔的開口處一端為圓柱形空腔，該圓柱形空腔的底部為圓 錐形空腔。
4.如權利要求2所述的帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置，其特征在于，所述第一空 腔和第二空腔之間設置有安裝孔，所述安裝孔內安裝有測溫傳感器和/或溫度控制器。
5.如權利要求2所述的帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置，其特征在于，所述第一空 腔開口處設置有安裝所述校準附件的限位臺階。
6.如權利要求1所述的帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置，其特征在于，所述校準附 件的金屬光闌背向所述黑體空腔一側設置有帶手持端的隔熱層。
全文摘要
本發明屬于熱力學技術領域，公開了一種帶校準附件的黑體輻射源腔體裝置，包括黑體空腔，設置為圓柱-圓錐形，其內壁表面噴涂有高發射率材料；校準附件，為金屬光闌，可拆卸安裝在黑體空腔開口處，校準附件朝向黑體空腔的一側為鍍金反射面。本發明可用于測量人體溫度的紅外溫度計、人體溫度快速篩檢儀、紅外耳溫計的實驗室和現場校準；該腔體裝置還設置有測溫傳感器和/或溫度控制器，實現對溫度的實時調節；使用校準附件，能夠提高黑體空腔圓柱表面的有效發射率，使由此制成的黑體輻射源穩定性好、不確定度小和操作簡便、靈活，且能滿足便攜性和高校準精度，在具備常規性能的基礎上，能夠適用于對具有超大測量視場角的紅外溫度計的現場校準。
文檔編號G01J5/02GK102128687SQ20101059964
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者盧小豐, 原遵東, 楊雪, 柏成玉, 王鐵軍, 董偉, 邢波, 郝小鵬 申請人:中國計量科學研究院