专利名称：带温度补偿的热辐射功率计的制作方法
技术领域：
本发明涉及热辐射测量技术领域，具体涉及一种带温度补偿的热辐射功 背景技术热辐射功率计原理结构，如图1所示。主要由圆锥式热辐射吸收空腔、 热沉体、温差热电堆等组成，吸收空腔内部涂黑以增加空腔吸收率，热沉体 材料为铜材料。温差热电堆两个测量端分别与吸收空腔和热沉体接触。圆锥形空腔在吸收辐射热之后，产生温升，假设热沉体温度恒定，则吸 收空腔与热沉体之间产生温差，温差热电偶输出与温差对应的电势差，该信 号正比于被测量的热辐射功率。式中q—测量热流；C—灵敏度常数； V—温差热电偶热电势输出。上述情况为理想情况，是假设热辐射计热沉体温度恒定不变的情况下的 工作情况。在实际工作中，热沉体的温度不会是恒定不变的， 一般会随着测 量时间的增加而升高，这样温差的值会随着测量时间的增加而降低，即输出 会变小。这就意味着，被测热辐射功率不变的情况下，随着测量时间的增加， 热沉体的温度会不断上升，导致热辐射计输出信号下降，稳定性变差。 热辐射功率计输出信号变化情况示意图如图2所示。针对热辐射功率计存在的上述缺陷，可以通过对热沉体进行恒温控制来 解决，水冷式热辐射功率计即是这种方案，但是在某些应用场合，水冷式热 辐射功率计的使用不是很适宜，因为给热辐射功率计提供恒温冷却水不很方 便。 . .发明内容为了解决热辐射功率计在测量过程中存在温飘的问题，正确地测量热辐 射功率，本发明提出了一种带温度补偿的热辐射功率计。实现上述目的的技术方案 一种带温度补偿的热辐射功率计，该热辐射 功率计包括热辐射吸收空腔、热沉体、温差热电堆；吸收空腔为圆锥形，其圆锥内部涂黑，吸收空腔的外面套一个圆柱形的热沉体，吸收空腔的端口通过绝热材料与热沉体连接；热沉体的材料为铜；温差热电堆两个测量端分别 与吸收空腔和热沉体接触，整个热辐射功率计用一个金属外壳罩起来，在外 壳正对着圆锥形吸收空腔的位置，设置一个光阑。该装置在热沉体上安装埋 设一支铜一康铜温度补偿热电偶测量热沉体的温度，分别在温度补偿热电偶 和温差热电堆的输出端连接一个运算放大器，在两个运算放大器的后端设了 一个加法器。上述的温度补偿热电偶的安装位置设在靠近热沉体与热电堆接触的位置。本发明的有益效果(1)通过对热辐射功率计热沉体温度进行测量，适当调节运算放大器Al和A2的放大倍数，对输出信号进行补偿，可以消除热辐射功率计由于长时间测量而引起的自身温升导致的输出下降，从而改善了 热辐射功率计的测量稳定性和准确性。(2)该设置温度补偿热龟偶的方法与通常的对热沉体进行水冷的方法相比具有设备简单、使用方便、应用场合广的特点。
图1传统热辐射功率计原理结构图。 图2传统热辐射功率计输出示意图。图3本发明的一种带温度补偿的热辐射功率计原理结构图。 图4本发明的一种带温度补偿的热辐射功率计温度补偿前、后传感器输 出示意图。图中l一光阑；2—热沉体；3—吸收空腔；4一温差热电堆；5—温度补 偿热电偶；6—运算放大器A1; 7—运算放大器A2; 8—加法器。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的一种带温度补偿的热辐射功率计。 如图3所示，该热辐射功率计包括热辐射吸收空腔3、热沉体2、温差热 电堆4;吸收空腔3为圆锥形，其圆锥内部涂黑，吸收空腔3的外面套一个 圆柱形的热沉体2，并且其圆锥体的下部与热沉体2相连，热沉体2的材料 为铜；温差热电堆4两个测量端分别与吸收空腔3和热沉体2接触。整个热 辐射功率计用一个金属外壳罩起来，在外壳正对着圆锥形吸收空腔3的位置，设置一个光阑1，这样保证只有被测辐射从光阑1进入圆锥形吸收空腔3，而 其他辐射不干扰测量。在热沉体2的后部上安装埋设一支铜一康铜温度补偿热电偶5测量热沉体2的温度，由于该温度补偿热电偶5为单支热电偶，不 能直接与热电堆4进行信号叠加进行补偿，所以需将热电堆4输出和温度补 偿热电偶5输出分别用运算放大器7和6放大，然后再通过加法器8叠加补 偿，其中放大器7的放大倍数可调节为1，调节放大器6的放大倍数，然后 再通过试验细调，直至将温度漂移抵消，此时可直接测量读出热辐射功率。补偿热电偶5的安装位置靠近热沉体2与热电堆4接触的位置，因为越 靠近次位置，起到的补偿作用越好。如图4所示，用该带温度补偿的热辐射功率计测得的输出结果很好地解 决了由于热沉体温度升高引起的输出电压信号降低的问题。
权利要求
1.一种带温度补偿的热辐射功率计，该热辐射功率计包括热辐射吸收空腔(3)、热沉体(2)、温差热电堆(4)；吸收空腔(3)为圆锥形，其圆锥内部涂黑，吸收空腔(3)的外面套一个圆柱形的热沉体(2)，吸收空腔(3)的端口通过绝热材料与热沉体(2)连接；热沉体(2)的材料为铜；温差热电堆(4)两个测量端分别与吸收空腔(3)和热沉体(2)接触，整个热辐射功率计用一个金属外壳罩起来，在外壳正对着圆锥形吸收空腔(3)的位置，设置一个光阑(1)；其特征在于，该装置在热沉体(2)上安装埋设一支铜-康铜温度补偿热电偶(5)测量热沉体(2)的温度，分别在温度补偿热电偶(5)和温差热电堆(4)的输出端连接一个运算放大器(6)和(7)，在两个运算放大器(6)和(7)的后端设了一个加法器(8)。
2. 根据权利要求1所述的一种带温度补偿的热辐射功率计，其特征在于: 上述的温度补偿热电偶(5)的安装位置设在靠近热沉体(2)与热电堆(4) 接触的位置。
全文摘要
本发明公开了一种带温度补偿的热辐射功率计，该热辐射功率计包括热辐射吸收空腔、热沉体、温差热电堆；吸收空腔为圆锥形，其圆锥内部涂黑，吸收空腔的外面套一个圆柱形的热沉体，吸收空腔的端口通过绝热材料与热沉体连接；热沉体的材料为铜；温差热电堆两个测量端分别与吸收空腔和热沉体接触，整个热辐射功率计用一个金属外壳罩起来，在外壳正对着圆锥形吸收空腔的位置，设置一个光阑。该装置在热沉体上安装埋设一支铜-康铜温度补偿热电偶测量热沉体的温度，分别在温度补偿热电偶和温差热电堆的输出端连接一个运算放大器，在两个运算放大器的后端设了一个加法器。该发明由于消除了长时间测量而引起的自身温升导致的输出下降，从而改善了热辐射功率计的测量稳定性和准确性，且设备简单、使用方便。
文档编号G01J5/12GK101403637SQ20081017756
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者王文革 申请人:北京航天计量测试技术研究所