用于红外成像测量的外场测试靶板的制作方法
用于红外成像测量的外场测试靶板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种固体推进剂的燃烧特征信号测试技术，特别是固体推进剂的 燃烧特征信号测试中的用于红外成像测量的外场测试祀板。
【背景技术】
[0002] 在固体推进剂的燃烧特征信号测试中，羽流烟雾的红外透过率是一个重要参数。 采用红外成像的方式测量羽流烟雾对红外福射的透射性能时，因为成像系统具有比较大的 视场，此时复杂的背景对测量的影响很大，为了减少该种不利影响，并能提供稳定均匀的红 外福射，需要设计测量祀板W确保测试成功。
[0003]根据烟雾红外透过率测量算法，采用温度分布空间调制的红外祀板，即祀板由交 替相间配置的高、低温区块构成，并且祀板表面W黑、白颜色区分。该样的祀板具有相互关 联的两种温度、两种不同的红外福射特性，便于根据测量算法进行高准确度的测量。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供一种用于红外成像测量的外场测试使用的祀板，用作外场红外成 像测量时作为基准红外福射源。
[0005]本实用新型采用侣合金型材加工制作，祀板表面为黑色、白色区块相间排列，相同 颜色的区块用管道连通，相邻的不同颜色的区块之间用阻热介质（硅胶或石棉）绝热，用外 部高/低温槽加液体对黑、白区块分别进行温度控制，使得相同色块上的最大温差不超过 8°c，高温板块具备温度调节功能，可在50°C~80°C之间调节。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是；用于红外成像测量的外场测试祀板，其特征是： 祀板包括黑色水箱、白色水箱、绝热石棉、黑色水箱连接管、白色水箱连接管，所述黑色水箱 与白色水箱依次交替排列间隔分布构成祀板，在黑色水箱与白色水箱之间有绝热石棉，间 隔分布的黑色水箱之间用黑色水箱连接管连接，使祀板上所有黑色水箱联通；间隔分布的 白色水箱之间用白色水箱连接管连接，使祀板上所有白色水箱联通。
[0007]所述的黑色水箱与外部高温槽连接，黑色水箱与外部高温槽形成环路。
[000引所述的黑色水箱表面温度在50°C~80°C之间调节。
[0009]所述的白色水箱与外部低温槽连接形成循环，低温槽为白色水箱提供温度稳定的 低温介质。
[0010] 所述的祀板共有5块黑色区域，4块白色区域拼接而成。
[0011] 所述的祀板在高为1. 5m- 1. 8m，宽为1. 6m- 2m。
[0012] 所述的祀板通过俯仰调节旋钮固定在高度调节支架上，俯仰调节旋钮调节祀板俯 仰，调节范围在0~45。之间。
[0013]所述的高度调节支架采用304不诱钢制作。
[0014]所述的黑色水箱与白色水箱尺寸相同；所述的黑色水箱与白色水箱连接处用石棉 绝热。
[0015]所述的黑色水箱表面喷涂黑哑光油漆，白色水箱表面喷涂白哑光油漆。
[0016]本实用新型的优点在于；本实用新型采用黑色、白条相间结构的祀板，是一种对均 匀结构进行空间调制的祀板，实际上是形成了两种不同福射特征的红外福射。测量时同时 得到了该两种不同的福射，通过数学运算，可W得到准确度很高的测量结果。本实用新型对 祀板黑、白区块分别进行温度控制，不仅控制祀板温度使其稳定不受外界环境影响，且可根 据实验要求调节祀板温度。本实用新型相同颜色区块相互连通，保证相同颜色区块的温度 差在实验允许误差范围内，即保证了其红外福射特征值的误差在允许范围内，从而保证实 验准确性。祀板制作简单，操作简便，既可W用于室内测试使用，也便于外场测试使用。
【附图说明】
[0017] 图1本实用新型红外成像测量光学祀板的结构图；
[001引图2是祀板固定示意图。
[0019]图中，1、黑色水箱；2、白色水箱；3、绝热石棉；4、黑色水箱连接管；5、白色水箱连 接管；6、祀板；7、高度调节支架；8、带滚轮、水平调节装置的抓地机构；9、俯仰调节旋钮。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合图1、图2进一步说明本实用新型详细内容。
[0021] 实施例1
[0022] 参见图1，用于红外成像测量的外场测试祀板，祀板包括黑色水箱1、白色水箱2、 绝热石棉3、黑色水箱连接管4、白色水箱连接管5,所述黑色水箱1与白色水箱2依次交替 排列间隔分布构成祀板6,在黑色水箱1与白色水箱2之间有绝热石棉3,间隔分布的黑色 水箱1之间用黑色水箱连接管4连接，使祀板上所有黑色水箱联通；间隔分布的白色水箱2 之间用白色水箱连接管5连接，使祀板上所有白色水箱联通。
[0023] 黑色水箱1与外部高温槽连接，高温槽为黑色水箱1提供温度稳定的高温介质，因 水箱相互连接与外部高温槽形成环路，高温介质处于循环状态保证相同颜色水箱温差不超 过8°C，且祀板表面黑色区域的温度在50°C~80°C之间调节。
[0024] 白色水箱2与外部低温槽连接形成循环，低温槽为白色水箱2提供温度稳定的低 温介质。
[0025] 祀板共有5块黑色区域，4块白色区域拼接而成。
[0026] 祀板在1. 5m- 1. 8m(高）X1. 6m- 2m(宽），为了适应不同的测量应用，该祀板可 W扩展宽度。
[0027]用俯仰调节旋钮9将祀板6固定在高度调节支架7上，根据实验需要调节祀板俯 仰，调节范围在0~45°之间，同时通过调节高度调节支架7调节祀板的高度。在高度调节 支架7底部安装带滚轮、水平调节装置的抓地机构8,在祀板通过抓地机构固定W后，通过 水平调节装置对祀板进行水平调节，保证祀板的准确姿态。高度调节支架7采用304不诱 钢制作。带滚轮、水平调节装置的抓地机构属于现有的机构不做详细描述。
[002引设计一种适用于红外成像测量外场测试的祀板，要求祀板可进行倾斜度调节，调 节范围在0~45°之间；祀板具备滚轮、水平调节装置及抓地机构，方便祀板移动、固定， W及祀板基座处于水平状态；祀板要求黑白区块相互交替排列，并且对两种颜色的区块分 别进行温度控制，相同颜色区块上的最大温差不超过8°C，且对祀板高温区块可进行温度调 节，温度调节幅度在50°C~80°C之间。
[0029] 黑色水箱1与白色水箱2尺寸相同，黑色水箱1与白色水箱2连接处用石棉绝热。 黑色水箱1表面喷涂黑哑光油漆，白色水箱2表面喷涂白哑光油漆。
[0030] 根据黑体福射的普朗克福射定律，在一定温度下，单位面积的黑体在单位时间、单 位立体角内和单位波长间隔内福射出的能量为
[0031]
(1)
[003引式中，B(A，T)-黑体的光谱福射亮度（W/(m?Sr?ym))，A-福射波长 (ym)，T-黑体绝对温度化，T=t+273k)，C-光速（2. 998Xl0Sm/s)，h-普朗克常数 化.626X10-34j.巧，k-波尔兹曼常数（1. 380X10-23j/K)。
[0033] 由此得到维恩位移定律，即在一定温度下，黑体的谱福射亮度存在一个极值，该个 极值由温度完全确定：
[0034] Am?T= 2898 (ym?K) 似
[003引 Am-最大黑体谱福射亮度处的波长（ym)
[0036] 将普朗克福射定律的B(A，T)对所有的波长积分，同时也对各个福射方向积分， 即可得到斯特番一波耳兹曼定律。该定律指出，绝对温度为T的黑体单位面积在单位时间 内向空间各方向福射出的总能量B(T)为
[0037] B(T) =otQfi/ra)(3) 〇 为Stefan-Boltzmann常数，等于 5. 67X10-8胖/ (m2 ?的。
[003引实际上并不存在理想的绝对黑体，但是可W根据上述规律来近似估算黑白交替排 列的祀板红外福射的有关特征参数，包括最大福射亮度波长、福射通量等，该些特征参数表 征了祀板的福射特性，表征了烟雾红外透过率的频谱特性，更重要的是可W作为红外相机 选型的依据之一。
[0039] 外部高温介质为液体，采用液体循环方式对水箱进行温度控制。
【主权项】
1. 用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：靶板包括黑色水箱、白色水箱、绝热 石棉、黑色水箱连接管、白色水箱连接管，所述黑色水箱与白色水箱依次交替排列间隔分布 构成靶板，在黑色水箱与白色水箱之间有绝热石棉，间隔分布的黑色水箱之间用黑色水箱 连接管连接，使靶板上所有黑色水箱联通；间隔分布的白色水箱之间用白色水箱连接管连 接，使靶板上所有白色水箱联通。2. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的黑色 水箱与外部高温槽连接，黑色水箱与外部高温槽形成环路。3. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的黑色 水箱表面温度在50°C~80°C之间调节。4. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的白色 水箱与外部低温槽连接形成循环，低温槽为白色水箱提供温度稳定的低温介质。5. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的靶板 共有5块黑色区域，4块白色区域拼接而成。6. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的靶板 在高为 I. 5m - I. 8m，宽为 I. 6m - 2m。7. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的靶板 通过俯仰调节旋钮固定在高度调节支架上，俯仰调节旋钮调节革E板俯仰，调节范围在0~ 45°之间。8. 根据权利要求7所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的高度 调节支架采用304不锈钢制作。9. 根据权利要求1或7所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的 黑色水箱与白色水箱尺寸相同；所述的黑色水箱与白色水箱连接处用石棉绝热。10. 根据权利要求1或7所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的 黑色水箱表面喷涂黑哑光油漆，白色水箱表面喷涂白哑光油漆。
【专利摘要】本实用新型涉及用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：靶板包括黑色水箱、白色水箱、绝热石棉、黑色水箱连接管、白色水箱连接管，所述黑色水箱与白色水箱依次交替排列间隔分布构成靶板，在黑色水箱与白色水箱之间有绝热石棉，间隔分布的黑色水箱之间用黑色水箱连接管连接，使靶板上所有黑色水箱联通；间隔分布的白色水箱之间用白色水箱连接管连接，使靶板上所有白色水箱联通。本实用新型具有制作简单，操作简便，既可以用于室内测试使用，也便于外场测试使用。
【IPC分类】G01N21/59
【公开号】CN204694633
【申请号】CN201520235746
【发明人】刘科祥, 赵凤起, 臧明相, 王长健, 蔡德芳, 牛建军, 许毅, 孙美, 仪建华, 孙志华, 苏蕊, 于文杰, 吴俊 , 张鹏, 魏志刚
【申请人】西安电子科技大学, 西安近代化学研究所
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月17日
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种固体推进剂的燃烧特征信号测试技术，特别是固体推进剂的 燃烧特征信号测试中的用于红外成像测量的外场测试祀板。
【背景技术】
[0002] 在固体推进剂的燃烧特征信号测试中，羽流烟雾的红外透过率是一个重要参数。 采用红外成像的方式测量羽流烟雾对红外福射的透射性能时，因为成像系统具有比较大的 视场，此时复杂的背景对测量的影响很大，为了减少该种不利影响，并能提供稳定均匀的红 外福射，需要设计测量祀板W确保测试成功。
[0003]根据烟雾红外透过率测量算法，采用温度分布空间调制的红外祀板，即祀板由交 替相间配置的高、低温区块构成，并且祀板表面W黑、白颜色区分。该样的祀板具有相互关 联的两种温度、两种不同的红外福射特性，便于根据测量算法进行高准确度的测量。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供一种用于红外成像测量的外场测试使用的祀板，用作外场红外成 像测量时作为基准红外福射源。
[0005]本实用新型采用侣合金型材加工制作，祀板表面为黑色、白色区块相间排列，相同 颜色的区块用管道连通，相邻的不同颜色的区块之间用阻热介质（硅胶或石棉）绝热，用外 部高/低温槽加液体对黑、白区块分别进行温度控制，使得相同色块上的最大温差不超过 8°c，高温板块具备温度调节功能，可在50°C~80°C之间调节。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是；用于红外成像测量的外场测试祀板，其特征是： 祀板包括黑色水箱、白色水箱、绝热石棉、黑色水箱连接管、白色水箱连接管，所述黑色水箱 与白色水箱依次交替排列间隔分布构成祀板，在黑色水箱与白色水箱之间有绝热石棉，间 隔分布的黑色水箱之间用黑色水箱连接管连接，使祀板上所有黑色水箱联通；间隔分布的 白色水箱之间用白色水箱连接管连接，使祀板上所有白色水箱联通。
[0007]所述的黑色水箱与外部高温槽连接，黑色水箱与外部高温槽形成环路。
[000引所述的黑色水箱表面温度在50°C~80°C之间调节。
[0009]所述的白色水箱与外部低温槽连接形成循环，低温槽为白色水箱提供温度稳定的 低温介质。
[0010] 所述的祀板共有5块黑色区域，4块白色区域拼接而成。
[0011] 所述的祀板在高为1. 5m- 1. 8m，宽为1. 6m- 2m。
[0012] 所述的祀板通过俯仰调节旋钮固定在高度调节支架上，俯仰调节旋钮调节祀板俯 仰，调节范围在0~45。之间。
[0013]所述的高度调节支架采用304不诱钢制作。
[0014]所述的黑色水箱与白色水箱尺寸相同；所述的黑色水箱与白色水箱连接处用石棉 绝热。
[0015]所述的黑色水箱表面喷涂黑哑光油漆，白色水箱表面喷涂白哑光油漆。
[0016]本实用新型的优点在于；本实用新型采用黑色、白条相间结构的祀板，是一种对均 匀结构进行空间调制的祀板，实际上是形成了两种不同福射特征的红外福射。测量时同时 得到了该两种不同的福射，通过数学运算，可W得到准确度很高的测量结果。本实用新型对 祀板黑、白区块分别进行温度控制，不仅控制祀板温度使其稳定不受外界环境影响，且可根 据实验要求调节祀板温度。本实用新型相同颜色区块相互连通，保证相同颜色区块的温度 差在实验允许误差范围内，即保证了其红外福射特征值的误差在允许范围内，从而保证实 验准确性。祀板制作简单，操作简便，既可W用于室内测试使用，也便于外场测试使用。
【附图说明】
[0017] 图1本实用新型红外成像测量光学祀板的结构图；
[001引图2是祀板固定示意图。
[0019]图中，1、黑色水箱；2、白色水箱；3、绝热石棉；4、黑色水箱连接管；5、白色水箱连 接管；6、祀板；7、高度调节支架；8、带滚轮、水平调节装置的抓地机构；9、俯仰调节旋钮。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合图1、图2进一步说明本实用新型详细内容。
[0021] 实施例1
[0022] 参见图1，用于红外成像测量的外场测试祀板，祀板包括黑色水箱1、白色水箱2、 绝热石棉3、黑色水箱连接管4、白色水箱连接管5,所述黑色水箱1与白色水箱2依次交替 排列间隔分布构成祀板6,在黑色水箱1与白色水箱2之间有绝热石棉3,间隔分布的黑色 水箱1之间用黑色水箱连接管4连接，使祀板上所有黑色水箱联通；间隔分布的白色水箱2 之间用白色水箱连接管5连接，使祀板上所有白色水箱联通。
[0023] 黑色水箱1与外部高温槽连接，高温槽为黑色水箱1提供温度稳定的高温介质，因 水箱相互连接与外部高温槽形成环路，高温介质处于循环状态保证相同颜色水箱温差不超 过8°C，且祀板表面黑色区域的温度在50°C~80°C之间调节。
[0024] 白色水箱2与外部低温槽连接形成循环，低温槽为白色水箱2提供温度稳定的低 温介质。
[0025] 祀板共有5块黑色区域，4块白色区域拼接而成。
[0026] 祀板在1. 5m- 1. 8m(高）X1. 6m- 2m(宽），为了适应不同的测量应用，该祀板可 W扩展宽度。
[0027]用俯仰调节旋钮9将祀板6固定在高度调节支架7上，根据实验需要调节祀板俯 仰，调节范围在0~45°之间，同时通过调节高度调节支架7调节祀板的高度。在高度调节 支架7底部安装带滚轮、水平调节装置的抓地机构8,在祀板通过抓地机构固定W后，通过 水平调节装置对祀板进行水平调节，保证祀板的准确姿态。高度调节支架7采用304不诱 钢制作。带滚轮、水平调节装置的抓地机构属于现有的机构不做详细描述。
[002引设计一种适用于红外成像测量外场测试的祀板，要求祀板可进行倾斜度调节，调 节范围在0~45°之间；祀板具备滚轮、水平调节装置及抓地机构，方便祀板移动、固定， W及祀板基座处于水平状态；祀板要求黑白区块相互交替排列，并且对两种颜色的区块分 别进行温度控制，相同颜色区块上的最大温差不超过8°C，且对祀板高温区块可进行温度调 节，温度调节幅度在50°C~80°C之间。
[0029] 黑色水箱1与白色水箱2尺寸相同，黑色水箱1与白色水箱2连接处用石棉绝热。 黑色水箱1表面喷涂黑哑光油漆，白色水箱2表面喷涂白哑光油漆。
[0030] 根据黑体福射的普朗克福射定律，在一定温度下，单位面积的黑体在单位时间、单 位立体角内和单位波长间隔内福射出的能量为
[0031]
(1)
[003引式中，B(A，T)-黑体的光谱福射亮度（W/(m?Sr?ym))，A-福射波长 (ym)，T-黑体绝对温度化，T=t+273k)，C-光速（2. 998Xl0Sm/s)，h-普朗克常数 化.626X10-34j.巧，k-波尔兹曼常数（1. 380X10-23j/K)。
[0033] 由此得到维恩位移定律，即在一定温度下，黑体的谱福射亮度存在一个极值，该个 极值由温度完全确定：
[0034] Am?T= 2898 (ym?K) 似
[003引 Am-最大黑体谱福射亮度处的波长（ym)
[0036] 将普朗克福射定律的B(A，T)对所有的波长积分，同时也对各个福射方向积分， 即可得到斯特番一波耳兹曼定律。该定律指出，绝对温度为T的黑体单位面积在单位时间 内向空间各方向福射出的总能量B(T)为
[0037] B(T) =otQfi/ra)(3) 〇 为Stefan-Boltzmann常数，等于 5. 67X10-8胖/ (m2 ?的。
[003引实际上并不存在理想的绝对黑体，但是可W根据上述规律来近似估算黑白交替排 列的祀板红外福射的有关特征参数，包括最大福射亮度波长、福射通量等，该些特征参数表 征了祀板的福射特性，表征了烟雾红外透过率的频谱特性，更重要的是可W作为红外相机 选型的依据之一。
[0039] 外部高温介质为液体，采用液体循环方式对水箱进行温度控制。
【主权项】
1. 用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：靶板包括黑色水箱、白色水箱、绝热 石棉、黑色水箱连接管、白色水箱连接管，所述黑色水箱与白色水箱依次交替排列间隔分布 构成靶板，在黑色水箱与白色水箱之间有绝热石棉，间隔分布的黑色水箱之间用黑色水箱 连接管连接，使靶板上所有黑色水箱联通；间隔分布的白色水箱之间用白色水箱连接管连 接，使靶板上所有白色水箱联通。2. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的黑色 水箱与外部高温槽连接，黑色水箱与外部高温槽形成环路。3. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的黑色 水箱表面温度在50°C~80°C之间调节。4. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的白色 水箱与外部低温槽连接形成循环，低温槽为白色水箱提供温度稳定的低温介质。5. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的靶板 共有5块黑色区域，4块白色区域拼接而成。6. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的靶板 在高为 I. 5m - I. 8m，宽为 I. 6m - 2m。7. 根据权利要求1所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的靶板 通过俯仰调节旋钮固定在高度调节支架上，俯仰调节旋钮调节革E板俯仰，调节范围在0~ 45°之间。8. 根据权利要求7所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的高度 调节支架采用304不锈钢制作。9. 根据权利要求1或7所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的 黑色水箱与白色水箱尺寸相同；所述的黑色水箱与白色水箱连接处用石棉绝热。10. 根据权利要求1或7所述的用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：所述的 黑色水箱表面喷涂黑哑光油漆，白色水箱表面喷涂白哑光油漆。
【专利摘要】本实用新型涉及用于红外成像测量的外场测试靶板，其特征是：靶板包括黑色水箱、白色水箱、绝热石棉、黑色水箱连接管、白色水箱连接管，所述黑色水箱与白色水箱依次交替排列间隔分布构成靶板，在黑色水箱与白色水箱之间有绝热石棉，间隔分布的黑色水箱之间用黑色水箱连接管连接，使靶板上所有黑色水箱联通；间隔分布的白色水箱之间用白色水箱连接管连接，使靶板上所有白色水箱联通。本实用新型具有制作简单，操作简便，既可以用于室内测试使用，也便于外场测试使用。
【IPC分类】G01N21/59
【公开号】CN204694633
【申请号】CN201520235746
【发明人】刘科祥, 赵凤起, 臧明相, 王长健, 蔡德芳, 牛建军, 许毅, 孙美, 仪建华, 孙志华, 苏蕊, 于文杰, 吴俊 , 张鹏, 魏志刚
【申请人】西安电子科技大学, 西安近代化学研究所
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月17日
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