高精度大口径低温红外目标源是一套要求口径更大、精度更高的红外目标源设备,用于模拟特定的空间环境,检测和标定红外设备相关技术性能和指标。这是目前我国在进行空间遥感探测研究中急需解决的关键技术。本文根据有关传热学原理、ANSYS有限元分析、低温制冷技术等对低温红外目标源系统的温度均匀性、控温速率、控温精度等性能进行分析。主要对低温红外目标源系统的制冷结构、温度传递过程、制冷机制冷过程的热损失等进行分析和较为系统的研究。本文首先对液氮制冷和机械制冷两种不同的制冷方式下的制冷结构设计和分析,从而选出最优结构。在不同的制冷方式下,分别设计四种结构,通过温度场分布情况的分析结果表明,不同制冷方式下的最优制冷结构,各项指标均能达到要求。本文应用ANSYS有限元分析软件对黑体面源升温过程温度场分布情况进行了模拟分析。对最优制冷结构在有冷源持续供应的情况下加入加热功率,升温过程中持续记录黑体面源温度场分布情况及升温速率,使黑体面源温度在80~300K之间连续变化。分析结果表明,本文设计的热传导结构均能满足指标要求。本文阐述了机械制冷过程中冷量的计算方法,并对制冷量以及热损失进行了计算,分析了制冷机在工作过程中导致热损失的影响因素。通过相应过程的分析,得到G-M制冷机作为红外目标源系统的冷源时,能够达到各项指标的要求。利用机械制冷为红外目标源系统提供冷源,对低温红外目标源系统的研究,具有一定的创新性。本文根据系统技术指标要求,通过对各部件的选择,完成了机械制冷高精度大口径低温红外目标源系统的设计,工程上已付诸实施。采用制冷机作为冷源的红外目标源系统不仅结构更加紧凑,而且黑体面源的温度均匀性和稳定性更好,工程应用价值更高。