随着红外遥感技术的发展迅猛,红外测量设备在卫星对地观测、军事战略部署、辅助气象观测以及灾情的监测防治等领域被广泛应用。随着技术的不断发展、红外遥感信息定量化应用水平需求的不断提高,对红外测量设备的定标精度提出了越来越高的要求。大口径的面黑体源因其辐射口径大、体积小、重量轻、方便全视场定标以及适合星上应用等优势逐渐成为研究与应用的焦点。面黑体源根据结构形式,可分为不含微腔结构和含微腔结构两种:不含微腔结构的面黑体辐射特性主要依赖于高发射率涂层材料的本征发射率,随着时间的推移,容易受到环境污染以及涂层性能衰减的影响;而含微腔结构的面黑体源在表面高发射率涂层的基础上加入了黑体腔式效应,能够更好地保障辐射特性的长期稳定,更适合空间环境长期应用。然而,通过实验我们发现含微腔面黑体源会因其结构特性、工作温度、加热方式、工作环境与条件等因素造成明显的温度非均匀性,这不仅会影响其辐射特性评估结果,当以其为标准化设备进行辐射定标时,势必会对红外辐射测量精度以及遥感信息的定量化应用产生更为深远的影响。针对以上问题,为了回答微腔结构设计参数、工作温度等因素对温度非均匀性的影响程度、温度非均匀性对黑体辐射特性影响的大小与规律、融合温度非均匀性对辐射特性评估模型加以改进完善等问题,论文以V形槽微腔结构面黑体源为例,通过实验、仿真分析、理论建模等多种方法,加以分析。主要开展了以下研究工作:(1)结合已研制的V型槽面黑体源,通过设计铂电阻测温方案并利用标准方法验证其测温精度后,对黑体辐射源的控温精度、温度稳定性进行了测试验证。而后利用经过实验室标准腔式黑体定标后的红外热像仪以及铂电阻对面黑体源的径向、轴向温度均匀性进行了实际测试,发现面黑体源温度非均匀性主要来源于轴向。相关实验测试结果同时为后续对辐射特性的仿真分析提供了实验参数基础。(2)针对轴向温度非均匀性,建立了针对V型槽面黑体源的梯形槽肋温度分布模型,基于传热学理论,通过改变面黑体源结构参数研究了非等温微腔结构温度分布规律;建立了仿真分析涂层材料红外半球发射率随温度变化规律的数学模型;结合涂层材料随微腔温度变化的规律,改进并提出了能够考虑温度非均匀性对辐射特性影响的V形槽结构面黑体源有效发射率评估模型与计算方法。(3)基于所提出的辐射特性评估模型,根据物理实验测试结果通过合理设置温差梯度,分别对V形槽面黑体源考虑和不考虑温度非均匀性两种情况下对辐射特性影响的大小与规律进行了综合对比分析,给出面黑体源结构设计的相关建议并得出以下结论:径向温度非均匀性优于0.1K,对有效发射率影响较小;轴向温度非均匀性较大,是影响辐射特性评估精度的主要影响因素;当轴向温度非均匀性在1K到2K时,对黑体有效发射率的影响仅为10-4～10-3数量级,影响不大;但温度非均匀性达到10K时,对有效发射率影响可达0.01～0.02,影响较大;为了控制轴向温度非均匀性对辐射特性的影响,需要针对性地优化结构设计参数、限制工作温度、采用更为先进的传热材料与加热方式以及确保合理的工作环境与条件,从而保证面黑体源辐射特性评估结果的准确性,并进一步保障红外辐射测量精度以及遥感信息的定量化应用能力和水平。