摘要：随着红外技术的迅速发展,作为标准辐射源的面源黑体在红外遥感与探测、红外成像等领域得到了日益广泛的应用,但不同形式面源黑体的辐射特性评估方法以及辐射特性与结构参数间的影响关系等问题还没有得到深入的研究.基于这一现状,针对同心圆V形槽结构面源黑体,提出了基于蒙特卡洛全光路跟踪的辐射特性评估方法.首先,通过与精密方法的相互比对验证了方法的正确性及准确程度;然后,基于该方法对V形槽面源黑体的有效发射率进行了评估;最后,对影响辐射特性的主要结构参数及其规律进行了分析研究.实验结果显示,槽夹角越小、涂层本征发射率越高,黑体的有效发射率就越高、越均匀.对于一般性应用可以采用45°或60°槽夹角;为了获取更高的有效发射率,可以采用更小的槽夹角,但涂层本征发射率必须大于等于0.8;采用长径比为2的保护套筒结构可以达到更为理想的辐射特性.

摘要：基于某型导引头对目标体红外辐射特性和运动特性的仿真需求,研制了基于面源黑体的红外动态模拟靶标,用于模拟无穷远处的设定目标与背景温差,以及目标体在视场中的动态变化。介绍了该红外动态模拟靶标的基本原理、主要组成以及硬件系统设计和软件实现情况,并对其红外成像辐射特性以及动态性能指标进行了实验验证。

摘要：中温面源黑体是一种宽带红外参考源,其波长范围覆盖了从近红外到远红外的波段,辐射面的温度具有很高的精度。作为高辐射强度的参考源,中温面源黑体已被广泛应用于红外传感器如辐射温度计、红外热像仪的校准以及样品辐射率或透过率的测量。用基于大辐射面和坚实结构的面源黑体在实验室内或野外测试中对无准直仪时的红外传感器进行了标定。为了提供红外系统性能测试的解决方案,本文对中温面源黑体进行了设计和性能参数测试。结果表明,其主要参数能满足高稳定度和高精度的要求。

摘要：面源黑体作为红外源标在红外测温、红外成像、红外相机标定等领域广泛应用,红外源标红外辐射性能主要取决于面源黑体温度场的控制。为了适应星载和机载红外探测器大孔径、大视场角的发展需求,文中对超大尺寸面源黑体温度控制技术进行了研究。外场条件下,面源黑体会随着尺寸的增大而增加温度控制的难度,控温系统采用两相流体回路技术实现了外场3m×3m面源黑体不同目标温度下高温度均匀性、稳定性温度控制,试验结果表明,黑体表面温度均匀性控制优于±0.60℃,稳定性控制优于0.14℃/15min。

摘要：随着红外测温技术的快速发展,红外测温仪在军事及民用领域得到广泛应用,对测量准确度的要求提升到了新的高度。面源黑体辐射源作为非接触测温设备校准的核心装置,近年来受到广泛的关注。发射率是描述辐射源性能的重要指标,目前缺少黑体表面形貌对发射率影响的研究。面源黑体发射率主要由表面凸锥结构和涂覆涂层决定。为设计出高发射率面源黑体,以具有凸锥结构的面源黑体为基础模型,引入间距及涂层结构,建立具有不同表面结构参数、单元间距及涂层厚度的面源黑体模型,设置基底材料为石墨,涂层材料为氮化硅,通过有限元软件得到仿真模型的反射率,利用反射率反演得到其发射率,绘制3~14μm范围内的光谱发射率曲线;研究面源黑体表面的电场分布情况。分析结构单元的宽高比、涂层厚度和结构单元间距等参数对发射率的影响。结构单元高度与发射率成正比、较窄的宽度对发射率有优化作用,发射率随宽高比的减小而增大。涂层结构改变了光谱发射率的下降趋势,在11μm后发射率上升,发射率随厚度增加而增大;单元间距变化与发射率成正比。设置初始面源黑体单元结构高度为10μm、宽度为1μm,在该模型上依次添加2μm涂层及2μm间距结构,进行仿真计算。优化后黑体辐射源在长波段具有优势,在3~14μm波段内光谱发射率稳定,最低值为0.966;电场分布图表明了三种结构因素对面源黑体表面能量的影响,优化得到的模型参数可用于面源黑体的实际制造。仿真结果表明较小宽高比、较厚涂层、较大间距具有提高发射率的能力,为制造高辐射性能面源黑体辐射源提供了理论参考。

摘要：在辐射测温研究中黑体辐射源作为其中的重要组成部分,其温度控制过程伴随着温变性、非线性、时滞等特性。为了提高控温品质,设计一种基于BP神经网络PID的镓点面源黑体温控系统。对黑体辐射源进行建模,分别将BP神经网络PID算法和传统PID算法通过MATLAB/Simulink软件进行比较分析。实验仿真可知BP神经网络PID算法具有精度高、振荡少等优势。通过LabVIEW软件编写BP神经网络PID算法控制程序;利用Compact RIO温度控制器控制并采集镓点面源黑体的温度。实验结果分析,与常规PID控制相比,基于BP神经网络PID算法的控制性能得到明显改善,能够提高黑体辐射源的控温品质。

摘要：对风云三号(FY-3)中分辨率光谱成像仪(MERSI)的黑体进行了在轨太阳污染模拟,以掌握在轨太阳污染对面源黑体的影响,同时研究了抑制太阳污染的措施。模拟了FY-3卫星轨道及全轨道周期内太阳光的入射角,使用Tracepro软件建立了太阳污染模拟的模型,利用太阳光入射与MERSI的相对位置对太阳污染进行仿真,分析了污染随光谱成像仪扫描镜旋转和卫星飞行位置的变化。最后,根据分析结果设计了太阳污染抑制措施,并对抑制效果进行了仿真验证。结果表明:在扫描镜附近区域设置遮光板,有效地抑制了太阳光的污染,使辐射量级小于0.1 W,整个太阳污染功率下降了97%以上,对黑体有良好的保护效果。另外,提出的方法提高了面源黑体温度的均匀性和稳定性,保证了红外通道星上定标精度。

摘要：针对红外热像系统检测需求,采用紫铜辐射面、热电制冷器、散热片等设计了红外面源黑体的结构,采用铂热电阻和24位AD采样,实现了环境温度及辐射面温度的高精度采集。为克服黑体时间常数大、响应滞后、环境温度持续扰动等问题,设计了模糊PID控制器,根据偏差及其变化率实时整定控制参数,实现超调量小、响应速度快、稳态精度高等目标。实验及测试情况表明,温控精度为±0.03℃,响应时间小于180 s,达到了设计要求。

摘要：概述了4种红外焦平面阵列非均匀性过程中使用到的参考源。成为产品前,通常使用面源黑体作为参考源对红外焦平面阵列进行非均匀性校正;在热成像系统应用中动态非均匀性校正中,普遍使用的辐射挡板由于没有连有控温装置,只能进行一点校正,在场景温度偏离校正温度时,校正效果会受到影响;美国第三代前视红外成像系统中使用连有热电制冷器的热电参考源,利用热电制冷器对发射表面进行控温,可实现两点校正算法;为基于边框的SBNUC校正算法设计的U型边框黑体光阑,对视场中心没有遮挡,利用半导体制冷器对U型边框黑体光阑的进行控温,能根据场景信息自适应地实现的两点校正。

摘要：针对红外景象模拟器投影图像质量提高这一需求,分析了照明光源照度均匀性提高的必要性。文中设计了基于匀光棒的照明光源,照明光源由面源黑体和匀光棒组成,黑体辐射光由椭球反光碗聚光入射到匀光棒或者直接入射到匀光棒,使得辐射光更加均匀,在匀光棒出口截面处照度均匀性能够达到90%。同时用Tracepro优化照明光源结构,分析面源黑体温度均匀性对照度均匀性的影响,最后通过实验来验证分析。