一种曲面黑体的加热结构的制作方法

1.本发明涉及黑体加热技术领域，特别是涉及一种曲面黑体的加热结构。


背景技术：

2.平面黑体装置黑体辐射源为平面，一般用于视场较小的模组做k，对于视场较大的模组，为了不让模组采集到黑体辐射源以外的区域，需要将黑体辐射源面积增加数倍，大大增加了装置的体积和成本，且模组视场边缘处接收角与辐射面单元法向夹角过大，会降低模组做k效果，影响模组测温精度与成像效果。
3.对于测温精度要求较高的大视场模组，所述的曲面通常为球面，球面可以保证视场角接收角与辐射面单元法向夹角一致性较好，可大幅度提高模组做k效果；但，曲面水浴槽式导热介质为液体，一般材料为较稳定不易挥发的液体，例如二甲基硅油。为确保长期使用，黑体辐射源和加热体之间需要对液体做严格的密封，在液体加热的过程中，密闭空间的压强也会逐渐增加，为确保产品安全性能，水浴槽式黑体装置往往会限制液体介质的温度，即水浴槽式黑体工作温度一般在10-120
°
区间。继续升高温度，密闭空间升高的压强，对产品结构的稳定性要求会大大提高，因此，水浴槽式曲面黑体价格异常昂贵。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种曲面黑体的加热结构，用于测温模组做k场景，对曲面的黑体辐射源进行热传递，实现对曲面黑体的均匀加热，热传递效果稳定，可有效提高模组做k效果。
5.本发明解决问题的技术方案为，提供一种曲面黑体的加热结构，所述加热结构包括依次堆叠安装的导热座、传热座和黑体辐射源，所述导热座、所述传热座和所述黑体辐射源均为内凹结构，所述黑体辐射源的内凹面为曲面，在所述传热座与所述导热座和所述黑体辐射源之间的间隙内填充传热介质，所述传热介质包括柔性介质和颗粒状介质。
6.进一步的，所述导热座的外凸面设置有加热模组，所述加热模组依次向所述导热座、所述传热座和所述黑体辐射源传递热量。
7.所述导热座、所述传热座、所述黑体辐射源之间的间隙内均匀填充有能够传热的固态的填充介质，使得所述加热模组的热量能够均匀的传递至所述黑体辐射源，从而加热所述黑体辐射源。
8.进一步的，还包括壳体、盖合于所述壳体上端口的盖板，所述导热座嵌入所述壳体的端口内，所述盖板的四周覆盖所述导热座、传热座和黑体辐射源的延伸边框；所述盖板的中部开设有穿孔，所述穿孔使得所述黑体辐射源的内凹面对外开放。
9.进一步的，所述黑体辐射源的内凹曲面为球面，且所述球面的深度大于红外模组的采集面。
10.进一步的，所述黑体辐射源的内凹曲面为非球面，且所述非球面的深度大于红外模组的采集面。。
11.进一步的，所述间隙包括第一填充空隙、第二填充空隙，所述第一填充空隙内各处的空隙宽度相同、所述第二填充空隙内各处的空隙宽度相同。
12.所述第一填充空隙位于所述导热座与所述传热座之间，所述第二填充空隙位于所述传热座与所述黑体辐射源之间。
13.进一步的，所述导热座的内径大于所述传热座的外径，使得所述传热座嵌入所述导热座的内腔时，所述导热座与所述传热座之间形成第一填充空隙，所述第一填充空隙内填充有能够传热的固态的填充介质。
14.进一步的，所述第一填充空隙内的填充介质为柔性介质，使得所述导热座与所述传热座之间能够充分的进行热接触。
15.进一步的，所述传热座的内径大于所述黑体辐射源的外径，使得所述黑体辐射源嵌入所述传热座的内腔时，所述传热座与所述黑体辐射源之间形成第二填充空隙，所述第二填充空隙内填充有能够传热的固态的填充介质。
16.进一步的，所述第二填充空隙内的填充介质为细颗粒状介质。
17.进一步的，所述导热座的外凸面上沿周向开设有多个侧切面，所述导热座的底部开设有底切面，多个所述侧切面围绕所述底切面均匀分布；所述加热模组包括第一加热模块和第二加热模块，所述第一加热模块安装于周向开设的所述侧切面上，所述第二加热模块安装于所述底切面上，所述第一加热模块和所述第二加热模块的加热片均贴合于所述导热座的切面。
18.优选的，所述导热座的外边缘水平延伸出导热边框，所述传热座的外边缘水平延伸出传热边框，所述传热边框固定安装于所述导热边框之上，所述传热边框能够完全覆盖所述第一填充空隙的上端口，使得所述传热座对位安装于所述导热座内时，能够封闭所述第一填充空隙；所述传热座靠近所述传热边框处开设有填充孔。
19.优选的，所述黑体辐射源的外边缘水平延伸出固定边框，所述传热边框上开设有用以嵌合安装所述固定边框的凹槽，使得所述黑体辐射源对位安装于所述传热座内时，所述固定边框能够封闭第二填充空隙。
20.优选的，所述壳体包括正板、散热板、背板、操作板、底板，所述散热板上设置有散热风扇，所述背板上设置有继电器、开关电源，所述操作板上设置有控制开关、温控表头；所述导热座的导热边框上设置有熔断器，所述导热座的底部设置有温度传感器。
21.本发明的有益效果为：
22.本发明为一种曲面黑体的加热结构，通过传热介质对曲面黑体进行加热，热量传递均匀，只要曲面深度超过模组的采集面，不管模组的视场角多大，都不会采集到黑体辐射源以外的区域。
23.对于测温精度不那么高的大视场模组，本技术的曲面可以是非球面，这样在满足大视场模组做k需求的前提，可以有效减小产品厚度方向的尺寸，减小产品体积和成本。
24.本技术的加热结构，采用固态的填充介质，大大降低了密封性要求，只需保证固态介质不外溢即可，可有效简化结构，降低成本，相对于水浴式的加热方式，能够有效提高产品测温上限。长期工作温度在10-220℃区间，覆盖了目前红外模组的做k需求。
25.本技术的曲面黑体的加热结构能够兼容解决大视场模组采集范围过大的实际需求以及降低成本的现实问题。
附图说明
26.并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例的一种曲面黑体的加热结构的爆炸图；
28.图2为本发明实施例的一种曲面黑体的加热结构的主体图；
29.图3为本发明实施例的一种曲面黑体的加热结构的剖视图；
30.图4为本发明实施例的一种曲面黑体的加热结构的导热结构的截面图；
31.图5为本发明实施例的一种曲面黑体的加热结构的加热模块的截面图；
32.图6为本发明实施例的一种曲面黑体的加热结构的介质填充示意图；
33.图7为本发明实施例的一种曲面黑体的加热结构的底视图；
34.图8为本发明实施例提供的一种曲面黑体辐射源用于模组做k的示意图；
35.图9为本发明实施例提供的一种平面黑体辐射源用于模组做k的示意图。
36.图中：1、壳体；2、导热座；3、传热座；4、黑体辐射源；5、盖板；6、第一加热模块；7、第二加热模块；8、第一填充空隙；9、第二填充空隙；10、红外模组；11、正板；12、散热板；13、背板；14、操作板；15、底板；16、温度传感器；17、熔断器；21、侧切面；22、底切面；31、填充孔；61、隔热压板；62、侧加热片；63、固定板；71、固定压板；72、底加热片；121、散热风扇；131、继电器；132、开关电源；141、控制开关；142、温控表头。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.首先，请参阅图9，为一种平面黑体辐射源对红外模组做k时的示意图，模组很容易便能采集到黑体辐射源以外的区域，对平面辐射源的面积要求较高，大大增加了装置的体积和成本，且模组视场边缘处接收角与辐射面单元法向夹角过大，会降低模组做k效果，影响模组测温精度与成像效果。
39.为解决上述问题，本发明提出了一种曲面黑体的加热结构，请参阅图1-图7，加热结构包括依次堆叠安装的导热座2、传热座3和黑体辐射源4，导热座2、传热座3和黑体辐射源4均为内凹结构，黑体辐射源4的内凹面为曲面，在传热座3与导热座2和黑体辐射源4之间的间隙内填充传热介质，传热介质包括柔性介质和颗粒状介质。
40.本技术的实施例中，间隙可设置多层，本技术中以两层间隙为例进行说明，导热座2与传热座3之间设置有第一填充空隙8，第一填充空隙8内的填充介质为能够传热的柔性介质，传热座3与黑体辐射源4之间设置有第二填充空隙9，第二填充空隙9内的填充介质为能够传热的细颗粒状介质。
41.必要的，导热座2的外凸面设置有加热模组，导热座2与黑体辐射源4之间的空隙内均匀填充有能够传热的固态的填充介质，使得加热模组的热量能够均匀的传递至黑体辐射
源4，从而加热黑体辐射源4。
42.本技术中，导热座2、传热座3、黑体辐射源4均为内凹结构，其中，黑体辐射源4可根据实际需求设计为标准的球面凹陷结构，内凹面为光滑的曲面。对于测温精度要求较高的大视场模组，内凹曲面可以为球面，可以保证视场角接收角与辐射面单元法向夹角一致性较好，能够大幅度提升模组做k效果；对于测温精度不那么高的大视场模组，内凹曲面可以为非球面，在满足大视场模组做k需求的前提下，还可以有效减小产品厚度方向的尺寸，减小产品体积和成本。
43.应当明确的是，图8为本技术提供的一种曲面黑体辐射源对模组做k时的示意图，由图8可知，只要曲面深度超过模组的采集面，不管模组的视场角多大，都不会采集到黑体辐射源以外的区域。对于上述的两种使用环境，内凹曲面无论是球面还是非球面，其深度均应大于红外模组10的采集面；此时，不管红外模组10的视场角多大，都不会采集到黑体辐射源4以外的区域。
44.本技术的实施例中，以曲面为标准的球面为例进行图例展示，对应的，传热座3、黑体辐射源4的主体结构为凹陷的半球壳结构，导热座2则开设有凹陷的半球腔体，用以对位容纳安装传热座3，导热座2的外凸结构可为进行裁切，以便于安装固定标准的加热模组。
45.本技术中，导热座2与黑体辐射源4之间存在空隙，空隙内可填充能够传热的固态的填充介质，使得位于导热座2外凸面上的加热模组的热量能够稳定有效均匀的传递至黑体辐射源4，从而加热黑体辐射源4。
46.基于本技术的导热座2、传热座3、黑体辐射源4的堆叠结构，导热座2的外边缘可水平延伸出导热边框，以便于导热座2的安装固定；传热座3的外边缘可水平延伸出传热边框，搭接于导热边框之上并固定，使得传热座3能够对位安装于导热座2内；黑体辐射源4的外边缘可水平延伸出固定边框，搭接于传热边框之上并固定，使得黑体辐射源4能够对位安装于传热座3内。
47.在一个具体的实施例中，导热座2可内嵌安装于壳体1内，壳体1为四面合围、封底的结构，导热座2由上端口处进行内嵌安装，导热边框可基于上端口的大小进行配合设计，使得导热边框与壳体1的四个侧壁能够通过直角连接件进行固定安装。
48.进一步的，壳体1的上端口处设置有盖板5，用以盖合导热座2的边框区域。示例性的，盖板5的四周可完全盖合覆盖导热座2、传热座3、黑体辐射源4的延伸边框；盖板5的中部对位黑体辐射源4的曲面开设有穿孔，可向外展现内凹式的曲面，使得黑体辐射源4的内凹式的曲面能够直接对外开放。即，可直接进行红外模组10的放入/取出。
49.导热座2与传热座3之间、传热座3与黑体辐射源4之间均具备设置上述间隙的基本条件，因此，本技术的实施例中以这两处设置间隙为例进行举例说明。
50.在一个具体的实施例中，间隙可包括第一填充空隙8、第二填充空隙9，第一填充空隙8位于导热座2与传热座3之间，第二填充空隙9位于传热座3与黑体辐射源4之间。优选的，第一填充空隙8内各处的空隙宽度基本相同、第二填充空隙9内各处的空隙宽度基本相同。
51.具体的，导热座2的内径(凹陷尺寸)大于传热座3的外径(外凸尺寸)，以球壳结构为例，导热座2的凹陷腔的半径略大于传热座3的外凸结构的半径，使得传热座3的外凸结构对位嵌入于导热座2的内腔时，导热座2与传热座3之间能够形成第一填充空隙8，第一填充空隙8内填充有能够传热的固态的填充介质。
52.第一填充空隙8内的填充介质为柔性介质，使得导热座2与传热座3之间能够充分的进行热接触。柔性介质可包括导热泥或胶状硅脂等，依靠介质的柔性特点，可保证导热座2与传热座3之间的充分热接触，确保热量传递效果稳定。
53.具体的，传热座3的内径(凹陷尺寸)大于黑体辐射源4的外径(外凸尺寸)，以球壳结构为例，传热座3的凹陷腔的半径略大于黑体辐射源4的外凸结构的半径，使得黑体辐射源4的外凸结构对位嵌入于传热座3的内腔时，传热座3与黑体辐射源4之间能够形成第二填充空隙9，第二填充空隙9内填充有能够传热的固态的填充介质。第二填充空隙9内的填充介质为细颗粒状介质。细颗粒状介质可包括盐或沙等，这类介质保温效果优良，且，细颗粒状能够保证填充介质与黑体辐射源4的接触的均匀性，从而保证黑体辐射源4表面(内凹面)的热均匀性。
54.本技术中，可通过延伸边框对填充空隙进行封闭，传热边框固定安装于导热边框之上，传热边框能够完全覆盖第一填充空隙8的上端口，使得传热座3对位安装于导热座2内时，能够封闭第一填充空隙8。黑体辐射源4的外边缘水平延伸出固定边框，传热边框上开设有用以嵌合安装固定边框的凹槽，使得黑体辐射源4对位安装于传热座3内时，固定边框能够封闭第二填充空隙9。
55.基于本技术的填充空隙的分布特性，黑体辐射源4可通过固定边框上的螺丝孔与传热座3上的传热边框进行固定安装形成辐射组件，传热座3靠近传热边框处开设有填充孔31，通过填充孔31可向第二填充空隙9内进行介质填充，填充完成之后，可将填充孔31进行封闭。封闭方式可根据实际情况选用，诸如胶水配合封堵块、螺纹配合封堵螺栓等形式。
56.在将辐射组件与导热座2进行固定安装之前，可在导热座2的内腔上辐射一层厚度均匀的柔性介质，然后，再将辐射组件对位安装于导热座2之上。可以理解的是，导热座1、传热座3均可采用硬质合金材质，在进行柔性介质的填充时，可采用适应力度进行按压，以确保柔性介质的敷设均匀。最后，可将盖板5盖合，至辐射组件之上，并通过螺丝进行固定安装。
57.基于本技术的堆叠结构，导热座2、传热座3、黑体辐射源4之间可以是同轴对位安装的，可通过各自的延伸边框上的定位孔实现同轴对位，从而保证各填充空隙内的宽度基本相同。示例性的，导热边框可与壳体1进行固定安装，从而保持水平的姿态；导热边框上开设定位孔，与传热边框上的定位孔进行配合，从而实现传热座3与导热座2之间的对位安装；可在传热座3的传热边框上开设环形的凹槽，使得黑体辐射源4的固定边框能够配合凹槽安装，从而实现传热座3与黑体辐射源4之间的对位安装。
58.本技术中，对黑体辐射源4的加热来源位于导热座2的外凸面，为了便于接触式热传导的高效进行，对于现行的平面式加热片结构，曲面式的外凸面明显不适用，因此，本技术的实施例中，对导热座2的外凸面进行切割，形成多个平面加热区域，以便于平面式的加热片贴合使用，提供良好的热接触、传热导。
59.在一个具体的实施例中，导热座2的外凸面上沿周向开设有多个侧切面21、底部则开设底切面22，多个侧切面21围绕底切面22均匀分布，如图1、图7中所示，侧切面21呈倾斜状态，底切面22位水平状态，加热模组贴合切面安装，可使加热模组的加热片贴合于切面进行固定安装，热传递效果稳定。
60.示例性的，加热模组可包括第一加热模块6、第二加热模块7，其中，第一加热模块6
固定安装于侧切面21上，第二加热模块7则固定安装于底切面22上。第一加热模块6、第二加热模块7的加热片均贴合于导热座2的切面。
61.具体的，第一加热模块6包括贴合于侧切面21上的固定板63、侧加热片62、隔热压板61，固定板63的上端延伸至导热边框的下侧并固定，固定板63的下端延伸至底切面22并固定，固定板63在侧切面21处开设有环形的缺口，侧加热片62位环形结构，隔热压板61固定安装于固定板63的外侧，使得隔热压板61能够将侧加热片62压合于缺口内，使之与侧切面21紧密贴合。环形的缺口的下侧可开设有连接线接口，用于对侧加热片62的导线布放，隔热压板61与连接线接口互不干扰。
62.第二加热模块7包括贴合于底切面22上的固定压板71、底加热片72，底加热片72为环形结构，固定压板71位于外侧将之压合紧贴与底切面22上，固定压板71通过螺钉固定于底切面22上，不与固定板63的下端冲突。
63.可以理解的是，侧加热片62、底加热片72的额定功率、额定电压等可相同，尺寸可存在差异，根据实际切面大小进行调整即可。隔热压板61、固定压板71为耐高温塑料，通常采用电木，可在300℃的高温下长期工作，塑料导热性能差，可降低加热片热量损失。加热片则可采用陶瓷加热片，通过电控制发热，连接方式为两根导线连接电路即可。
64.必要的，侧加热片62可对位贴合于导热座2的周向结构薄弱处，使得传热效率更快，快速加热填充介质。
65.基于实际需求，壳体1可包括正板11、散热板12、背板13、操作板14、底板15，各板之间可通过直角结构的连接件进行固定安装，以组成壳体1的箱式结构。散热板12上设置有散热风扇121，散热风扇121的风口与外界连通；背板13上设置有继电器131、开关电源132；操作板14上设置有控制开关141、温控表头142，控制开关141嵌于操作板14的外侧面，温控表头142的显示截面位于操作板14的外侧面；导热座2的导热边框上设置有熔断器17，熔断器17位于壳体1的内部，导热座2的底部设置有温度传感器16，温度传感器16与温控表头142之间电连接，使得温控表头142能够处理温度传感器16的反馈参数，并显示相应的温度参数。
66.本技术的实施例中，第二填充空隙9内采用颗粒状的填充介质，在受热时，可在第二填充空隙9内自行消弭受热膨胀效果，不会对黑体辐射源4产生结构上的破坏，曲面的完整度能够得到有效的保证。必要的，可对黑体辐射源4的表面做喷砂黑色阳极氧化处理，以消除光反射对模组做k的影响。
67.上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
68.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
69.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施例只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，
在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。