專利名稱：帶溫度補償?shù)臒彷椛涔β视嫷闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及熱輻射測量技術(shù)領域，具體涉及一種帶溫度補償?shù)臒彷椛涔?背景技術(shù)熱輻射功率計原理結(jié)構(gòu)，如圖1所示。主要由圓錐式熱輻射吸收空腔、 熱沉體、溫差熱電堆等組成，吸收空腔內(nèi)部涂黑以增加空腔吸收率，熱沉體 材料為銅材料。溫差熱電堆兩個測量端分別與吸收空腔和熱沉體接觸。圓錐形空腔在吸收輻射熱之后，產(chǎn)生溫升，假設熱沉體溫度恒定，則吸 收空腔與熱沉體之間產(chǎn)生溫差，溫差熱電偶輸出與溫差對應的電勢差，該信 號正比于被測量的熱輻射功率。式中q—測量熱流；C—靈敏度常數(shù)； V—溫差熱電偶熱電勢輸出。上述情況為理想情況，是假設熱輻射計熱沉體溫度恒定不變的情況下的 工作情況。在實際工作中，熱沉體的溫度不會是恒定不變的， 一般會隨著測 量時間的增加而升高，這樣溫差的值會隨著測量時間的增加而降低，即輸出 會變小。這就意味著，被測熱輻射功率不變的情況下，隨著測量時間的增加， 熱沉體的溫度會不斷上升，導致熱輻射計輸出信號下降，穩(wěn)定性變差。 熱輻射功率計輸出信號變化情況示意圖如圖2所示。針對熱輻射功率計存在的上述缺陷，可以通過對熱沉體進行恒溫控制來 解決，水冷式熱輻射功率計即是這種方案，但是在某些應用場合，水冷式熱 輻射功率計的使用不是很適宜，因為給熱輻射功率計提供恒溫冷卻水不很方 便。 . .發(fā)明內(nèi)容為了解決熱輻射功率計在測量過程中存在溫飄的問題，正確地測量熱輻 射功率，本發(fā)明提出了一種帶溫度補償?shù)臒彷椛涔β视?。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案 一種帶溫度補償?shù)臒彷椛涔β视?，該熱輻?功率計包括熱輻射吸收空腔、熱沉體、溫差熱電堆；吸收空腔為圓錐形，其圓錐內(nèi)部涂黑，吸收空腔的外面套一個圓柱形的熱沉體，吸收空腔的端口通過絕熱材料與熱沉體連接；熱沉體的材料為銅；溫差熱電堆兩個測量端分別 與吸收空腔和熱沉體接觸，整個熱輻射功率計用一個金屬外殼罩起來，在外 殼正對著圓錐形吸收空腔的位置，設置一個光闌。該裝置在熱沉體上安裝埋 設一支銅一康銅溫度補償熱電偶測量熱沉體的溫度，分別在溫度補償熱電偶 和溫差熱電堆的輸出端連接一個運算放大器，在兩個運算放大器的后端設了 一個加法器。上述的溫度補償熱電偶的安裝位置設在靠近熱沉體與熱電堆接觸的位置。本發(fā)明的有益效果(1)通過對熱輻射功率計熱沉體溫度進行測量，適當調(diào)節(jié)運算放大器Al和A2的放大倍數(shù)，對輸出信號進行補償，可以消除熱輻射功率計由于長時間測量而引起的自身溫升導致的輸出下降，從而改善了 熱輻射功率計的測量穩(wěn)定性和準確性。(2)該設置溫度補償熱龜偶的方法與通常的對熱沉體進行水冷的方法相比具有設備簡單、使用方便、應用場合廣的特點。


圖1傳統(tǒng)熱輻射功率計原理結(jié)構(gòu)圖。 圖2傳統(tǒng)熱輻射功率計輸出示意圖。圖3本發(fā)明的一種帶溫度補償?shù)臒彷椛涔β视嬙斫Y(jié)構(gòu)圖。 圖4本發(fā)明的一種帶溫度補償?shù)臒彷椛涔β视嫓囟妊a償前、后傳感器輸 出示意圖。圖中l(wèi)一光闌；2—熱沉體；3—吸收空腔；4一溫差熱電堆；5—溫度補 償熱電偶；6—運算放大器A1; 7—運算放大器A2; 8—加法器。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的一種帶溫度補償?shù)臒彷椛涔β视嫛?如圖3所示，該熱輻射功率計包括熱輻射吸收空腔3、熱沉體2、溫差熱 電堆4;吸收空腔3為圓錐形，其圓錐內(nèi)部涂黑，吸收空腔3的外面套一個 圓柱形的熱沉體2，并且其圓錐體的下部與熱沉體2相連，熱沉體2的材料 為銅；溫差熱電堆4兩個測量端分別與吸收空腔3和熱沉體2接觸。整個熱 輻射功率計用一個金屬外殼罩起來，在外殼正對著圓錐形吸收空腔3的位置，設置一個光闌1，這樣保證只有被測輻射從光闌1進入圓錐形吸收空腔3，而 其他輻射不干擾測量。在熱沉體2的后部上安裝埋設一支銅一康銅溫度補償熱電偶5測量熱沉體2的溫度，由于該溫度補償熱電偶5為單支熱電偶，不 能直接與熱電堆4進行信號疊加進行補償，所以需將熱電堆4輸出和溫度補 償熱電偶5輸出分別用運算放大器7和6放大，然后再通過加法器8疊加補 償，其中放大器7的放大倍數(shù)可調(diào)節(jié)為1，調(diào)節(jié)放大器6的放大倍數(shù)，然后 再通過試驗細調(diào)，直至將溫度漂移抵消，此時可直接測量讀出熱輻射功率。補償熱電偶5的安裝位置靠近熱沉體2與熱電堆4接觸的位置，因為越 靠近次位置，起到的補償作用越好。如圖4所示，用該帶溫度補償?shù)臒彷椛涔β视嫓y得的輸出結(jié)果很好地解 決了由于熱沉體溫度升高引起的輸出電壓信號降低的問題。
權(quán)利要求
1.一種帶溫度補償?shù)臒彷椛涔β视?，該熱輻射功率計包括熱輻射吸收空?3)、熱沉體(2)、溫差熱電堆(4)；吸收空腔(3)為圓錐形，其圓錐內(nèi)部涂黑，吸收空腔(3)的外面套一個圓柱形的熱沉體(2)，吸收空腔(3)的端口通過絕熱材料與熱沉體(2)連接；熱沉體(2)的材料為銅；溫差熱電堆(4)兩個測量端分別與吸收空腔(3)和熱沉體(2)接觸，整個熱輻射功率計用一個金屬外殼罩起來，在外殼正對著圓錐形吸收空腔(3)的位置，設置一個光闌(1)；其特征在于，該裝置在熱沉體(2)上安裝埋設一支銅-康銅溫度補償熱電偶(5)測量熱沉體(2)的溫度，分別在溫度補償熱電偶(5)和溫差熱電堆(4)的輸出端連接一個運算放大器(6)和(7)，在兩個運算放大器(6)和(7)的后端設了一個加法器(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶溫度補償?shù)臒彷椛涔β视嫞涮卣髟谟? 上述的溫度補償熱電偶(5)的安裝位置設在靠近熱沉體(2)與熱電堆(4) 接觸的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶溫度補償?shù)臒彷椛涔β视?，該熱輻射功率計包括熱輻射吸收空腔、熱沉體、溫差熱電堆；吸收空腔為圓錐形，其圓錐內(nèi)部涂黑，吸收空腔的外面套一個圓柱形的熱沉體，吸收空腔的端口通過絕熱材料與熱沉體連接；熱沉體的材料為銅；溫差熱電堆兩個測量端分別與吸收空腔和熱沉體接觸，整個熱輻射功率計用一個金屬外殼罩起來，在外殼正對著圓錐形吸收空腔的位置，設置一個光闌。該裝置在熱沉體上安裝埋設一支銅-康銅溫度補償熱電偶測量熱沉體的溫度，分別在溫度補償熱電偶和溫差熱電堆的輸出端連接一個運算放大器，在兩個運算放大器的后端設了一個加法器。該發(fā)明由于消除了長時間測量而引起的自身溫升導致的輸出下降，從而改善了熱輻射功率計的測量穩(wěn)定性和準確性，且設備簡單、使用方便。
文檔編號G01J5/12GK101403637SQ20081017756
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者王文革 申請人:北京航天計量測試技術(shù)研究所