新型精密光电高温计

根据温标传递的特点和需要,设计了新的精密光电高温计。该高温计测量黑体的光谱辐射亮度,结合有效波长原地测量技术,直接依据Planck辐射定律计算被测温度,具备单一参考点分度确定温标的技术能力。该高温计测温范围为800℃～2200℃,在小目标和窄谱带的测量条件下,具有分辨率高、辐射源尺寸影响小、自动化测量等特点。在900℃时温度分辨率为0 01℃。在800℃～2200℃温度范围内,置信水平为0 99时,扩展不确定度为1 0℃～2 4℃。结构参数和性能测试表明,精密光电高温计不仅适用于温度精密测量,而且可作为温标的传递标准。     

以“固定点—高温计”方式传递 961.78 ℃以上国际温标

中国计量科学研究院在持续对高温基准装置研究工作的基础上,提升了光电高温计信噪比、非线性和辐射源尺寸效应等关键性能,并完善了光电高温计性能参数测量平台。与之前高温温标通过钨带灯传递不同,以“参考固定点—光电高温计”方式进行了银点以上高温温标的复现和传递,该方式可以避免光电高温计长期稳定性的影响,并将高温温度上限从2 200 ℃延伸至2 474 ℃,实验分析得到961.78～2 474 ℃的温标扩展不确定度(k=2)为0.08～0.62 ℃。2009年中英西三国温标复现比对结果验证了三国国际温标的一致性,并支持了上述不确定度评定。新传递方法可为精密光电高温计提供最高水平校准,并可扩展应用于900 nm等红外高温计校准。     

一维高温温度场测试技术

研制了可对一维高温温度场进行测量的扫描式高温计．该扫描式高温计分为旋转扫描式光学系统、比色高温计和上位机三个部分．在分析温度场测量要求的基础上,推导了比色光学高温计的测量原理,建立了数学模型．基于光的反射理论,研究了旋转扫描式光学系统与一维温度场之间的运动关系．利用光学光纤将光学探头接收的光信号进行远距离传输,增加了测量的便利性和整套装置对测量环境的适应能力,专用的微型工控及控制系统提高了这套装置独立工作及与其他设备进行协调合作的能力．对比色高温计的波长函数和测量精度进行了标定,校验结果表明在800℃～3500℃范围内的测量精度为1％．最后,利用扫描式高温计对棒状碳／碳试样的轴向温度场进行了测量,通过几个固定点温度对一维温度场的测量精度进行了校验,最大测量误差为3．09％．     

半导体功率器件测试用脉冲高压源的设计与实现

为满足精密测温需求,解决标准光电高温计测温结果易受环境温度影响的问题,设计多点控温系统,该系统通过多点布控的方式实现内层壳体整体控温,应用薄膜加热片作为控温元件,并采用自主设计的控温电路。开展试验对该系统的控温稳定性、重复性以及标准光电的测温稳定性进行了验证,结果表明多点控温系统稳定后2.5 h波动0.09 ℃,三天控温重复性0.1 ℃。室温环境下,应用标准光电高温计测试银固定点黑体辐射源,使用多点控温系统与不使用多点控温系统时的测温波动分别为0.1 ℃和0.7 ℃。本文研制的标准光电高温计多点控温系统具有稳定性好、体积小、重量轻、易于控制等优点,能够有效满足标准光电高温计的精密测温需求,为促进国产精密测温仪器的性能提升起到推动作用。     

一维高温温度场测试技术

研制了可对一维高温温度场进行测量的扫描式高温计.该扫描式高温计分为旋转扫描式光学系统、比色高温计和上位机三个部分.在分析温度场测量要求的基础上,推导了比色光学高温计的测量原理,建立了数学模型.基于光的反射理论,研究了旋转扫描式光学系统与一维温度场之间的运动关系.利用光学光纤将光学探头接收的光信号进行远距离传输,增加了测量的便利性和整套装置对测量环境的适应能力,专用的微型工控及控制系统提高了这套装置独立工作及与其他设备进行协调合作的能力.对比色高温计的波长函数和测量精度进行了标定,校验结果表明在800℃~3 500℃范围内的测量精度为1%.最后,利用扫描式高温计对棒状碳/碳试样的轴向温度场进行了测量,通过几个固定点温度对一维温度场的测量精度进行了校验,最大测量误差为3.09%.     

高温盐浴炉直接测温的实践

高温盐浴炉是高速钢刀具的加热淬火炉。刀具的质量和使用寿命与热处理的控温、测温的准确性,有很密切的关系。一般采用如光学高温计、辐射高温计等间接式测温的方法均有不少缺陷,使刀具质量得不到保证。为此,我们于1975年采用了高温盐浴直接测温,经多年生产实践证明,这种测温方法与间接测温相比较,有较多的优点:(1) 测温和控温的精度较高。在显示仪表量程的范围内,经对综合误差的修正后,控温精度为±2℃。     

0.9μm光电高温计应用单固定点延伸和多固定点内插的分度方法比较

单固定点延伸和多固定点内插是光电高温计的两种常用分度方法。针对新研制的0.9μm光电高温计进行了这两种分度方法的比较研究。在500~1800℃测温范围内,利用高温黑体炉作比较源,在整百度点与标准光电高温计进行量值验证,结果表明这两种分度方法的温度示值一致性优于0.2℃,与标准值的误差最大不超过0.6℃。两种分度方法的不确定度分别评估为0.2~1.3℃和0.2~0.8℃,k=2。相对于必须测量高温计光谱响应度及其响应度非线性的单固定点延伸方法,多固定点内插法简单并易操作,且不确定度可保持较优水平。该方法无论作为光电高温计的出厂分度还是周期示值校准,均可为大多数温度校准实验室提供参考。     

光电高温计的不同设计对辐射源尺寸效应的影响

辐射源尺寸效应是影响光电高温计分度与测温不确定度的重要因素之一，本文设计了专门进行辐射源尺寸效应实验的光电高温计。采用间接法分别对MgF2和AR14两种镀膜物镜、不同直径孔径光阑和光阑位置对光电高温计辐射源尺寸效应的影响进行了实验测量。辐射源直径为50mm时，该光电高温计的辐射源尺寸效应小于2×10^-4，具体数值与物镜表面反射比有关，与孔径光阑位置无关。     

用“阴极保护法”测量高温盐浴炉温度

一、概述我厂高速钢淬火用的高温盐浴炉。过去是依靠光学高温计、辐射高温计、结合观察试棒断口及操作者的经验来控制温度的。由于光学、辐射高温计测温时受环境条件影响比较大,本身精度也低,特别是工件投入炉膛时,遮住了镜头,无法进行测量,因此测温往往会超差±20℃,导致工件过热或加热不足,使金相组织和硬度不稳定,质量波动很大,影响了使用寿命。在党的“十大”精神鼓舞下,经过批林     

基于LabVIEWRT9032光电高温计增益比的测量系统

RT9032光电高温计是辐射测温常用的计量标准器,对其电路中增益比的测量决定了其测温的准确性.建立一个针对RT9032光电高温计电流放大器量程间的增益比测量系统.使用开发平台LabVIEW和GPIB接口与RT9032、Keithley6430搭建这套软件系统,并利用LabVIEW语言实现测量过程自动化.     

应用高温固定点校准精密光电高温计

通过复现温度间隔相近的3个高温固定点黑体,可以实现0.65 μm高温计在900～2 500 ℃、0.9 μm 高温计在600～2 000 ℃范围内的内插,不确定度最好水平分别达到0.3～1.2 ℃和0.3～0.6 ℃(k=2)。通过其他非分度固定点黑体和高温变温黑体的验证,2种波长高温计与高温基准温标的一致性优于0.1 ℃。应用高温固定点可以满足精密光电高温计接近国际最高水平的校准,提升高温校准的不确定度水平。     

Pd-C和Ru-C固定点的热力学和ITS-90温度测量

报告了中国计量科学研究院在参与高温固定点热力学温度国际联合研究后对Pd-C和Ru-C两个新高温固定点的研究成果,为Pd-C(1 492℃)和Ru-C(1953℃)设计了两种类型坩埚,可用于校准辐射温度计和高温热电偶。Pd-C和Ru-C的国际温标值(T_(90))是由固定点-基准高温计外推测量,热力学温度(T)则利用精密光电高温计LP4测量获得,其中LP4经过带有热力学温度值的Co-C(1 324℃)、Pt-C(1 738℃)和Re-C(2 474℃)内插分度。实验结果表明:Pd-C和Ru-C的T与T_(90)之间的差值分别为0.25 K和0.29 K;Pd-C的T和T_(90)的不确定度分别为0.32 K和0.45 K, Ru-C分别为0.49 K和0.50 K。研究成果不仅为高温固定点的校准推广应用,也为传递热力学温度建立了重要基础。     

使用标准光电高温计校准工作用辐射温度计及其不确定度评定

辐射测温在高温测量中越来越被广泛应用,辐射温度计的测量能力在生产环节中的作用愈发重要,因此需对辐射温度计定期校准。本文讨论了使用光电高温计作为参考标准校准高温辐射温度计的方法,并在典型温度点进行了不确定度的评定,为高温辐射温度计校准不确定度的评定提供参考。     

再谈《简易插入式光电高温计在高温盐浴炉中的应用》

自从本刊1977年第5期发表《简易插入式光电高温计在高温盐浴炉中的应用》一文后,不少同志来函了解简易插入式光电高温计(以下称仪表)的原理和制作等问题。为此,本文进一步作如下补充。一、仪表的制作简易插入式光电高温计是利用全辐射感温器的壳体及光路,以硅光电池作感温元件改装而成。感温镜头前装有导光管插入高温盐浴炉中,以电子电位差计为二次仪表。图1为该仪     

黑体式光电高温计的研制

黑体式光电高温计采用基于黑体辐射的光电测量方法,具有测量准确、成本低等优点,在许多场合可以替代昂贵的贵金属热电偶.介绍了其测温原理、硬件电路、软件流程,采用MSC1211单片机作为信息处理单元,结果表明测温准确,性能可靠,多种信号输出形式极大地方便了用户使用.     

黑体式光电高温计调理电路设计

针对黑体式光电高温计中输出光电流范围较宽,并与温度呈近似指数关系、不易处理的问题,提出了基于精密对数放大器LOG100设计的调理电路,将宽范围的光电流转化为0～5V电压,便于进行A/D转换,提高了测温灵敏度,拓宽了测温范围,比传统的分立元件电路简单、可靠.实验表明:该方法测量灵敏度高,可以满足高温计最大测温偏差0.5%的要求.     

辐射温度计检定中的有关问题

辐射测温仪器包括光学高温计、辐射感温器、光电温度计、红外温度计、比色温度计等。现就1987年颁布的辐射温度计检定规程中的有关问题,作些简单的说明。1.标准器的要求标准器是根据不同热源来选用的,例如900～2000℃辐射源为高温黑体炉时,标准器选为标准光学高温计;300～1200℃辐射源用中温黑体炉,标准器选用二等标准热电偶。     

在辐射温度测量中使用非滤色光电二极管作探测器分辨率极限

本文试图确定黑体辐射温度测量的理论与实际的分辨率极限 ,计算仅限于非滤色的Si、Ge、Insb光电二极管和温度限于 1 0 0℃～ 1 50 0℃的范围内 ,以固定点黑体 (BB)结构确定测量几何形态 ,其视场角为 3°,观察面积为 1mm2 ,假定探测器的长期噪声性能为目前最佳技术水平 ,计算表明 ,温度在 1 0 0℃～2 80℃的范围内 ,Insb全通带光测高温计的最佳分辨率是 1 5mK～ 4 0mK ;温度在 2 80℃～ 50 0℃范围内 ,Ge全通带光测高温计的最佳分辨率是 6mK～ 1 5mK ,温度在 50 0℃～ 1 1 0 0℃范围内 ,Si全通带光测高温计的最佳分辨率是 2mK～ 8mK ,这些结果要求探测器的温度稳定性非常好 (优于 0 0 1K)。     

基准光电高温计的光谱响应度测量

基准光电高温计的光谱响应度是复现ITS-90银点以上温标的重要参数,中国计量科学研究院新建了一套基于单色仪的光谱响应度测量装置.在这套装置上高温计的光谱响应度作为一个整体参数进行测量,系统能够自动完成单色仪的波长标定和高温计的响应度测量.初步完成了基准光电高温计的600～1 200 nm之间的光谱响应度测量,并计算了基准光电高温计的有效波长及其不确定度.     

光电高温自动检定系统

研制了工作在800～2000℃温度范围内的光电高温自动检定系统,用于标准温度灯与标准高温计的检定,该系统使用了具有高稳定度和高分辨率的程控稳流源。在检定过程中,全部操作由微型计算机控制,实现了检定工作的自动化。多次测量表明,本系统具有良好的复现性。在1400℃和2000℃下分别为±0.27℃和±0.36℃。