一种黑体辐射源的制作方法
【专利摘要】本发明属于热学计量领域，具体公开了一种黑体辐射源。它包括炉体、石墨加热体和加热电极。所述的石墨加热体外设有屏蔽层，石墨加热体的两端分别设有石墨端头，加热电极位于石墨端头外，炉体为双层的筒形结构，炉体外层的筒体设有冷却水入口和冷却水出口。采用石墨作为加热体，可以有效降低黑体辐射源整体设备的直径，减小设备体积和重量。炉体采用双层结构，在炉体内外壁之间形成导流环，形成冷却液流通通道，使得炉体两端温度对称分布，有效降低热源外部温度，提高设备的使用安全性。
【专利说明】一种黑体辐射源
【技术领域】
[0001]本发明属于热学计量领域，具体涉及一种校准辐射测温仪器的热辐射源。
【背景技术】
[0002]由于辐射测温具有响应快、不破坏温场、理论上不存在测温上限等优点，辐射测温技术得到快速发展，在温度测量应用中，辐射测温技术的应用所占比例越来越高。尤其随着航空航天、能源电力等行业的发展需要，所使用的辐射温度计测温上限越来越高，在许多应用场合已经超过2500K，例如，在航天材料研究、试验中，发动机研制试验中火焰温度的测量、弹头烧蚀试验弹头表面温度的测量、等离子体温度的测量等应用中使用的辐射温度计，测量范围均达到3500K，甚至超过此温度。
[0003]通常，校准辐射测温仪器采用标准辐射源法，就是以黑体作为辐射热流标准，其原理是根据黑体辐射定律。但是，目前在用的黑体辐射源温度上限较低，最高使用温度为2500K左右。对于测量温度上限更高的辐射测温仪器，主要受加热方法、隔热材料的限制无法进行校准。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种温度上限高的黑体辐射源，它能够构成校准过程中需要的辐射标准，为被校辐射测温仪器提供校准用标准热辐射能量。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种黑体辐射源，它包括炉体和设在炉体内与炉体同轴的石墨加热体，包括设在石墨加热体两端的加热电极，所述的石墨加热体为圆筒形，内部中心设有挡板，使得整个石墨加热体内部形成两段相同的黑体辐射空腔，所述的石墨加热体的两端分别设有凹槽；所述的石墨加热体外套装筒形的屏蔽层，所述石墨加热体的两端分别设有石墨端头，石墨端头夹持在上述石墨加热体的凹槽内，所述的石墨端头外设有筒形的加热电极；所述的石墨加热体、加热电极和石墨端头同轴安装；所述的炉体为双层的筒形结构，两侧分别设有炉盖，所述的炉盖上加工有安装孔，上述加热电极分别穿过两端的炉盖的安装孔；所述的炉体内壁设有保温层，炉体内设有垂直于炉体轴向的两个保温端头，每个保温端头中心加工有安装孔，屏蔽层的两端位于该安装孔内；上述炉体外层的筒体设有冷却水入口和冷却水出□。
[0007]在上述的一种黑体辐射源中:所述的加热电极的外侧设有石英玻璃制成的测温窗□。
[0008]在上述的一种黑体辐射源中:所述的炉体上加工有氩气入口和氩气出口。
[0009]在上述的一种黑体辐射源中:所述的在加热电极外套装有电极密封圈I。
[0010]在上述的一种黑体辐射源中:所述的加热电极上设有水嘴。
[0011]在上述的一种黑体辐射源中:所述的屏蔽层由碳纤维保温毡制成。
[0012]在上述的一种黑体辐射源中:所述的保温层由硅酸铝棉制成。
[0013]本发明的显著效果在于:
[0014]采用石墨作为加热体，在发热体的两端通以加热电流使石墨管加热。绝热方式采用石墨屏蔽层屏蔽隔热的方式，可以有效降低黑体辐射源整体设备的直径，减小设备体积和重量。
[0015]在石墨加热体两端安装加热电极，电流通过两端的加热电极传输到石墨加热体，在加热电极上设计水冷结构，即在加热电极上加工冷却水水嘴，有效保护上述加热电极，防止温度过高电极损坏。
[0016]同时在石墨加热体两端设计凹槽结构,通过石墨端头夹持上述凹槽,能够防止石墨加热体热胀冷缩产生断裂；
[0017]炉体采用双层结构，在炉体内外壁之间形成导流环，形成冷却液流通通道，使得炉体两端温度对称分布，有效降低热源外部温度，提高设备的使用安全性。设计氩气出入口，使得氩气在通道炉体内部后，能够接触石墨加热体，在高温下石墨材料采用充氩气对加热器进行防氧化的保护，提高设备使用寿命以及可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的黑体辐射源示意图；
[0019]图中:1.黑体辐射空腔；2.屏蔽层；3.保温层；4.氩气入口 ；5.氩气出口 ；6.保温端头；7.加热电极；8.石墨端头；9.测温窗口 ；10.石墨加热体；11.电极密封圈；12.炉盖；13.炉体；14.冷却水入口 ；15.冷却水出口 ；16.凹槽；17.水嘴。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0021]如图1所示，石墨加热体10是一个圆筒形结构，内部中心一体化加工有挡板，使得整个石墨加热体10内部形成两段相同的空腔，成为黑体辐射空腔I。在上述石墨加热体10的两端分别加工有凹槽16，每端的两个凹槽16位于上述石墨加热体10的轴向的水平位置。例如0.5米长的石墨加热体10加工的凹槽16长度为10厘米。
[0022]所述的石墨加热体10外套装有碳纤维保温毡制成的筒形的屏蔽层2，所述石墨加热体10的两端分别套装有石墨端头8，所述的石墨端头8外套装筒形的加热电极7，所述的加热电极7可以是铜制成。在上述的加热电极7上可以安装水嘴17，用于冷却加热电极7。在加热电极7的外侧安装有石英玻璃制成的测温窗口 9，所述的测温窗口 9可以通过螺钉固定在炉体13两侧的炉盖12上面，使得上述测温窗口 9和加热电极7在石墨加热体10外形成密闭的空腔，上述的测温窗口 9用来测量石墨加热体10内的黑体辐射空腔I的温度。
[0023]所述的炉体13为双层的筒形结构，两侧分别固定安装有炉盖12，炉盖12上加工有安装孔，用于上述套装了加热电极7和屏蔽层2的石墨加热体10的安装。所述的炉体13内壁安装有保温层3，所述的保温层3由硅酸铝棉制成。在炉体13的两端分别通过螺栓固定安装圆盘形的保温端头6，其材料可以是耐火砖，在上述的保温端头6中心加工有安装孔，用于上述套装了屏蔽层2的石墨加热体10的安装。
[0024]为了进一步保证加热电极7的密封性，在炉盖12的安装孔位置安装电极密封圈11，电极密封圈11套装在加热电极7外，使得加热电极7与炉盖12之间密封连接。
[0025]在上述炉体13外层的筒体加工冷却水入口 14和冷却水出口 15，冷却水在双层的筒体之间的空腔内流动。
[0026]在炉体13上加工有氩气入口 4和氩气出口 5，与炉体13内部相通，使得保护气体氩气接触石墨加热体I。
【权利要求】
1.一种黑体辐射源，它包括炉体(I)和设在炉体(I)内与炉体(I)同轴的石墨加热体(10)，包括设在石墨加热体(10)两端的加热电极(7)，其特征在于:所述的石墨加热体(10)为圆筒形，内部中心设有挡板，使得整个石墨加热体(10)内部形成两段相同的黑体辐射空腔(1)，所述的石墨加热体(10)的两端分别设有凹槽(16);所述的石墨加热体(10)外套装筒形的屏蔽层(2)，所述石墨加热体(10)的两端分别设有石墨端头(8)，石墨端头夹持在上述石墨加热体(10)的凹槽内，所述的石墨端头(8)外设有筒形的加热电极(7);所述的石墨加热体(10)、加热电极(7)和石墨端头(8)同轴安装；所述的炉体(13)为双层的筒形结构，两侧分别设有炉盖(12)，所述的炉盖(12)上加工有安装孔，上述加热电极(7)分别穿过两端的炉盖(12)的安装孔；所述的炉体(13)内壁设有保温层(3)，炉体(13)内设有垂直于炉体(13)轴向的两个保温端头(6)，每个保温端头(6)中心加工有安装孔，屏蔽层(2)的两端位于该安装孔内；上述炉体(13)外层的筒体设有冷却水入口(14)和冷却水出口(15)。
2.如权利要求1所述的一种黑体辐射源，其特征在于:所述的加热电极(7)的外侧设有石英玻璃制成的测温窗口(9)。
3.如权利要求1所述的一种黑体辐射源，其特征在于:所述的炉体(13)上加工有氩气入口(4)和氩气出口(5)。
4.如权利要求1所述的一种黑体辐射源，其特征在于:所述的在加热电极(7)外套装有电极密封圈(I)。
5.如权利要求1所述的一种黑体辐射源，其特征在于:所述的加热电极(7)上设有水嘴(17)。
6.如权利要求1所述的一种黑体辐射源，其特征在于:所述的屏蔽层(2)由碳纤维保温租制成。
7.如权利要求1所述的一种黑体辐射源，其特征在于:所述的保温层(3)由硅酸铝棉制成。
【文档编号】G01J5/52GK104344900SQ201310320321
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】张俊祺, 孙富韬, 王文革, 张晓菲, 赵化业 申请人:北京航天计量测试技术研究所, 中国运载火箭技术研究院