黑体辐射源发射率对辐射测温准确度的影响及修正方法

随着辐射温度计的广泛应用,对准确测量、校准或检定的要求越来越高.尽管黑体辐射源的性能不断提高,但黑体辐射源发射率偏离1仍然是影响辐射温度计校准/检定或相关应用准确度的关键问题.可是目前对辐射温度计的校准常常忽略黑体辐射源发射率偏离1的影响或在分析中采用不适当的计算.针对常见的辐射温度计,阐述了对黑体辐射源发射率的影响进行修正与不确定度评定的一般方法,对复杂的宽带辐射温度计提出可行的近似计算方法,并对最常见的8～14μm宽带辐射温度计给出了计算结果.分析结果表明,对于较长波长的辐射温度计,在中高温区的校准或检定中所经常使用黑体辐射源发射率值所引起的亮度温度误差是显著的,应予以修正.     

采用统计方法减小黑体辐射源比较分度噪声等效温差

分析了黑体辐射源比较测量过程的特点,采用消除辐射温度计线性漂移的比较测量方法,抑制辐射温度计输出非线性漂移和随机噪声影响统计平均处理方法,减小辐射温度计的噪声等效温差.使用不同的统计平均数量,得到相应测量条件下黑体辐射源比较分度的测量水平.测量结果中噪声等效温差可以优于0.01℃.统计处理方法不仅可以应用在黑体辐射源比较分度中,而且可以扩展应用在与黑体辐射源比较分度类似比较测量过程.     

使用黑体辐射源作为参考标准校准辐射温度计的不确定度分析

随着黑体辐射源制造水平的不断提高,在50～300℃区间内,其长期稳定性可以满足作为标准器的要求,现行的JJG 856—2015《工作用辐射温度计》检定规程规定了可以使用具有亮度温度数据的黑体辐射源作为标准器校准工作用辐射温度计。本文讨论了使用具有亮度温度校准数据的黑体辐射源作为参考标准校准工作用辐射温度计校准结果的不确定度。     

辐射温度计校准设备准标准黑体技术探讨及实际测量应用

标准黑体是校准辐射温度计的主要设备,但迄今为止对黑体辐射技术的研究仍在不断的完善之中,本文论述了通过准确标定标准黑体的辐射温度,来验证黑体发射率的技术探讨及在实际测量应用中总结出的关于辐射温度计校准中存在的几个问题。     

三种典型中温黑体炉述评

一、绪言目前,黑体炉已广泛用于分度各种辐射温度计和作为测量各种物质发射率的标准辐射源。在黑体炉的设计工作中应包括腔体结构的选择、实现腔体等温分布的方法、提高黑体空腔有效发射率的措施以及预期要达到的稳定温度方法等。本文介绍了三种中温体炉的制作、结构和性能,并对各炉的特点及用途作了评述。     

0.95发射率辐射源模拟装置

采用局部遮挡的方法制成平均透射比为0.95的装置,用光学实验方法测量了该装置的透射比,并对可调预设发射率的辐射温度计进行了校准验证.实验证明直接将该装置置于实验室现有黑体辐射源前,可模拟0.95发射率辐射源直接校准发射率设置为0.95的辐射温度计.也可采用局部遮挡的方法建立其它发射率数值的辐射源模拟装置.     

铂铑10-铂热电偶在1 100～1 300℃外推计算公式的实验验证

介绍了使用辐射温度计在高温黑体炉中来分度铂铑10-铂热电偶,以验证其在1 100～1 300℃范围内的计算方法.实验结果表明,使用现有的400～1 100℃的计算方法外推到1 300℃是可行的.     

发射率0.95的单波段辐射温度计的校准方法探讨

目前发射率0.95的辐射温度计应用十分广泛,对于这类辐射温度计还没有统一的校准规范。文章对发射率为0.95、光谱范围为8~14μm单波段辐射温度计的校准方法进行了探讨,主要首先讨论了辐射源的选用,其次针对选用黑体辐射源作为标准时辐射温度计理论示值的修正算法,对斯忒藩—玻尔兹曼全辐射定律、极限有效波长法和积分法得到的结果进行了比较,最后对校准过程中环境辐射的影响、校准距离的确定和对辐射源腔口直径的要求给出了相关建议。     

用于高温热电偶分度的自动测试系统(英文)

本文介绍意大利国家计量所的用于分度高温热电偶的自动测试系统。该系统使用了由计算机控制的黑体炉和转换标准温度计。黑体炉炉温的稳定度在1064℃优于0.15℃,在1554℃优于0.5℃。转换高温计信号的漂移量不大于0.8℃。使用该系统后,使热电偶分度的总不确定度在1064℃和1554℃分别减小到约为±0.3℃和±0.7℃。     

改进型封装固定点黑体在辐射测温中的应用

为了延长固定点黑体容器使用寿命和简化使用流程,依据热管黑体和传统石墨坩埚黑体的设计使用经验,研制了改进型封装固定点黑体。针对所研制的锡固定点黑体分别用二等标准铂电阻和传递辐射温度计开展复现测试。改进型封装固定点黑体在经历20余次熔凝循环后,没有出现破裂和金属泄露现象。用标准铂电阻复现多次的平均值为231.909℃,扩展不确定度为0.015℃(k=2);而用固定点黑体校准传递辐射温度计的多次平均值为231.85℃,扩展不确定度为0.096℃(k=2)。     

辐射温度计示值测量的不确定度评定

依据JJG 415—2001《工作用辐射温度计检定规程》的检定方法对TRTⅡ型辐射温度计进行校准,使用上海物理研究所生产的HFY-300型黑体辐射源,以二等标准铂铑10-铂热电偶为标准,在800℃点进行测量并进行不确定度分析。     

基于VBA实现黑体辐射源发射率偏离1引起有效亮度温度修正

按照最新的工作用辐射温度计检定规程和辐射测温用-10～200℃黑体辐射源校准规范要求,需要根据有效亮度温度概念,通过对黑体辐射源进行发射率影响修正和环境辐射误差修正,文章对有效亮度温度发射率影响数学模型,使用VBA语言,研究二分算法,高效实现有效亮度温度与实际温度的修正计算,从而为日常检定、校准工作提供了有力的技术保障。     

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。     

对黑体炉有效发射率值标定的探讨

目前在辐射温度计和热像仪温度的定标上,都缺乏对用于定标黑体的有效发射率的定标,而黑体炉在温度测量及量值传递中处于重要的地位.为了避免温度计量量值的混乱,克服由于没有统一方法及设备造成确定黑体炉有效发射率值不统一的问题,需要尽快明确黑体炉有效发射率定标的问题,以达到规范黑体炉有效发射率确定的目的,确保温度量值的准确可靠.     

900 nm照度辐射温度计的研制

介绍了中国计量科学研究院基于黑体辐射原理研制的波长为900 nm、测温范围为600～1 500 ℃的照度辐射温度计。该辐射温度计测量探测器接收的光谱辐射照度,采用单点分度法,结合有效波长测量技术,直接依据普朗克辐射定律计算被测温度,具有结构简单、测温稳定性好的特点。单点分度法以Cu点为固定点在Al点测温偏差为-0.04 ℃,而在800 ℃和900 ℃两个点,与RT9032辐射温度计测量结果偏差分别为0.09 ℃和0.11 ℃。     

有效亮度温度测量中发射率影响的修正

经典的短波高温修正模型不适用于中长波红外温度计的发射率修正和不确定度评定。采用有效亮度温度概念,得到了对于温度范围和测温波长具有广泛适用性的发射率影响模型以及具有简明物理含义的微差近似形式,包含了经典亮度温度理论中的发射率影响修正和环境辐射误差修正。定量分析了经典的短波高温修正模型的误差。针对黑体辐射源的不同溯源方法,讨论了辐射温度计校准中的发射率影响修正方法,并给出修正实例。所用方法可用于辐射测温应用、辐射温度计校准和黑体辐射源校准中的发射率和环境影响修正以及辐射源发射率不确定度对校准结果不确定度贡献的计算。     

基于神经网络的黑体炉温度时序预测模型的建立

黑体炉作为标准黑体辐射热源,特别适合供多种非接触式测温仪表如光电高温计、光学高温计、辐射高温计等的分度和校验之用,但黑体炉在运行时无法预知温度的具体数值,这为实验和标定带来了诸多不便.本文在神经网络的基础上,建立了黑体炉温度时序预测模型。结果表明:神经网络不但能对黑体炉温度进行预测,而且比实际的测温仪表的精确度高出很多。     

基于BP神经网络的黑体炉温度时序预测模型的建立

黑体炉作为标准黑体辐射热源,特别适合供多种非接触式测温仪表如光电高温计、光学高温计、辐射高温计等的分度和校验之用.但黑体炉在运行时无法预知温度的具体数值,这为实验和标定带来了诸多不便.文章在神经网络的基础上,建立了黑体炉温度时序预测模型.结果表明:神经网络不但能对黑体炉温度进行预测,而且比实际的测温仪表的精确度高出很多.     

传递辐射温度计性能实验研究

通过对商用温度计进行改造建立了传递辐射温度计(TRT),用于30～50℃黑体辐射源辐射温度校准.针对环境温度波动对传递温度计输出的影响作用进行了实验研究,通过采用温度计恒温措施消除传递辐射温度计输出漂移.实验确定了传递辐射温度计的辐射源尺寸效应(SSE),采用水冷光阑消除传递辐射温度计SSE对辐射温度差测量的影响.     

氟利昂热管黑体辐射源性能实验研究

为了满足机场、车站等红外筛检仪器辐射温度现场校准的要求,文章介绍了一种氟利昂热管黑体辐射源。黑体辐射源空腔形状为圆柱-圆锥形,空腔长100 mm,锥角为120腔,法向平均有效发射率计算值为0.995。利用TRT2辐射温度计对黑体辐射源腔底进行辐射温度测量,对热管进行不同角度的倾斜,测得的黑体辐射源温度稳定性优于0.2℃,氟利昂热管空腔内均匀性优于0.2℃,可以满足现场校准需求。