一文搞懂黑体辐射源原理及选型

一文搞懂黑体辐射源原理及选型

黑体辐射源是红外测温、热像仪标定等领域的关键设备。本文将为您详细介绍黑体辐射源的原理及其在不同温度范围的应用，帮助您全面了解这一重要技术。

所有物体都会在一定波长范围内发射电磁辐射。入射到物体上的辐射会被部分吸收和部分反射。在热力学平衡下，物体吸收辐射的速率与其发射辐射的速率相同。因此，良好的辐射吸收器（任何吸收辐射的物体）也是很好的发射器。完美的吸收体可以吸收所有入射在其上的电磁辐射；这样的物体被称为黑体。

图1 宇宙微波背景辐射（最自然界中完美的黑体）

黑体在热力学中是一个理想化的物体，它能够吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射。随着温度上升，黑体所辐射出来的电磁波与光线则称做黑体辐射。

图2 黑体辐射强度与发射辐射波长的关系

黑体辐射是理想黑体在热平衡状态下发出的辐射，它的强度和分布特征只依赖于温度决定，而不是由物体的形状或成分决定。

在日常观察中，大多数情况下观测目标的温度不够高，无法发出可见光波长的辐射。在低温下，人眼无法感知红外波段的辐射。因此，红外热像仪利用辐射温度感知的原理，通过探测红外辐射来判断物体表面的温度。红外热像仪通过红外探测器结合光学系统，将红外辐射的空间分布映射到探测器上，并将其转化为电压信号，进而形成辐射分布的图像。通过对标准辐射源的标定，建立温度与电压之间的关系，从而实现对物体表面温度的测量。

黑体作为标准辐射源，通过控制黑体光源的温度来模拟物体的辐射特征进行研究，对红外测温仪、热像仪和其他各类红外探测器响应进行标定校准。其本身的性能决定了红外成像系统的量化程度，高性能的黑体可以决定红外成像系统的应用广度和深度，可以标定高灵敏度的红外成像系统，进而大大提高系统的探测性能。

高温黑体

MIKRON黑体，美国制造，可溯源到美国NIST标准，符合ANSI/NCSL Z540-1-1994。在较短的加热时间内达到高温。多种型号覆盖300至3000℃，其有效发射率为1.0（0.65至1.8微米波段下）。

中温黑体

Mikron M300黑体炉具有高发射率的中温黑体辐射源，可独立于波长进行校准。温度范围200 ... 1150°C。高标准，精密的黑体辐射源，采用独特的均匀加热球形腔体，可实现0.998或更高的接近理想的发射率。

低温黑体

M310-HT是一款便携式黑体辐射源，采用数字指示温度控制器，可设置为环境温度+ 5°C至450°C（+9至842°F）之间的任何温度。黑体发射器中嵌入了精密RTD温度传感器，可提供高精度和高重复性。