[发明专利]一种提高真空面源黑体均匀性的精细划分控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高真空面源黑体均匀性的精细划分控制系统，属于红外成像器件标定设备技术领域。

背景技术

空间飞行器上携带的红外遥感探测器发回来的遥感数据，是经遥感器光电转换之后形成的电信号，为了将电信号反演成物体的辐射量，就需要在卫星发射之前进行红外通道的标定。标定精度的高低，直接影响到反演的精度，所以红外探测器在研制过程中都必须进行红外辐射定标试验。用于红外定标的红外辐射定标设备由真空容器、热沉、真空面源黑体、深冷黑体、数据采集系统等组成。其中红外辐射定标的关键部件是定标黑体。标准面源黑体需放置在真空舱内。由于面源黑体处于真空环境下，缺少大气热交换与热传导，导致系统阻尼系数较小，系统波动较大、难于控制、温度均匀性差。

目前，为了提高真空面源黑体的温度均匀性的方法，一般采用多个温度控制仪表，构成多个控制循环，将辐射面切分成不同的控制区域，对不同的区域单独控制，在这种方式下，需要多个温度传感器与多个控制仪表，控制系统成本高，而且每一个控制循环之间相互干扰比较大，系统稳定困难，抗干扰能力差。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高真空面源黑体均匀性的精细划分控制系统，该系统设计方法不但可以有效的提高真空面源黑体的均匀性，而且可以提高系统的稳定性，缩短稳定时间。较其他方法精度高，结构简单。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种提高真空面源黑体均匀性的精细划分控制系统，其特征在于包括温度控制仪表、温度传感器、信号调理电路、面源黑体辐射源；所述面源黑体辐射源设有N个区域，每一区域设置一加热片，所述信号调理电路为一分N信号调理电路；所述信号调理电路的电压信号输入端与所述温度控制仪表的电压信号输出端连接，其每一电压信号输出端口分别经一程控电源与一所述加热片连接；所述温度传感器设于所述面源黑体辐射源上，并通过数据线与所述温度控制仪表的信号输入端连接；其中，N为大于1的自然数。

进一步的，所述信号调理电路包括电源模块、信号跟随电路与增益可调的信号分路电路；所述电源模块的输入端与电源端口连接，其输出端与所述信号跟随电路的电源端、所述信号分路电路的电源端连接；所述信号跟随电路的电压信号输出端经所述信号分路电路与所述程控电源连接。

进一步的，所述信号调理电路还包括两去耦电路，分别与所述电源模块的输出端连接。

进一步的，所述信号跟随电路为一运算放大器；所述运算放大器连接为电压跟随器形式。

进一步的，所述信号分路电路包括N个支路，每一支路为一同相放大器；所述同相放大器的信号输入负端与信号输出端之间连接一可变电阻。

进一步的，每一所述支路分别经一金属膜电阻与所述运算放大器的电压信号输出端连接。

进一步的，所述去耦电路包括并联的M个相同电容值的电容，每一电容的一端与所述电源模块的一输出端连接，另一端与地线连接。

进一步的，所述电源模块的输出端与公共端之间分别并接一组滤波电容。

进一步的，所述温度传感器设置于所述面源黑体辐射源的中间部位。

进一步的，所述加热片为阻性加热片。

本系统主要包括温度控制仪表、温度传感器（如PT100传感器）、一分六信号调理电路、六组程控电源、六组阻性加热片以及面源黑体辐射源等单元。

所述一分六信号调理电路包含电源模块部分、去耦电路部分、信号跟随电路部分与信号分路电路部分。

所述电源模块部分电路的主要功能是将输入的220V交流电压转换为±15V的双路共地直流电源，为整个电路板上的运算放大器及其它器件提供电源。

所述去耦电路部分主要功能是对各运算放大器的正负电源端的电源电压进行滤波，保证运算放大器电源电压的稳定，从而使运算放大器工作可靠。去耦电路主要器件为耐压50V、容值为0.1uF的陶瓷电容。

所述信号跟随电路部分的主要功能是将输入的温度控制仪表控制信号转变为具有一定驱动能力的信号，为信号分路部分提供输入信号。运算放大器40采用AD公司的OP279。

所述信号分路电路部分的主要功能是将一路输入信号分为多路独立可调的输出信号，为程控电源提供输入控制信号，以单独控制每一路程控电源的输出功率，实现精细化控制。信号分路部分的输出信号为0V-10V的模拟信号，运算放大器采用AD公司生产的OP07。

所述PT100温度传感器测温温度范围为160K～500K,测量精度为0.05K。