绝对辐射温度计杂散光抑制的仿真分析

绝对辐射温度计可用于高温段热力学温度测量,其滤光片辐射计所接收的信号十分微弱,杂散光将会对实验结果产生一定影响.使用基于蒙特卡罗法的光线追迹模拟软件Trace Pro建立模型进行仿真测试,可以得到因内壁多次反射而产生的杂散光情况.通过安装挡光板和使用高吸收率涂层等方式,可对杂散光进行抑制.本文为减小绝对辐射温度计多次反射杂散光提供了解决思路,并给出了相应的模拟结果.     

热流计校准装置测量控制系统的建立

对采用绝对法的检零式箔加热热流源进行了改进,建立了校准热阻式热流计的整套新控制装置。采用PID调节实现主加热器与辅助加热器之间绝热面的零热流控制,基于LabVIEW软件平台实现整个装置的自动化控制、数据采集及处理。对检零热流计的热损失进行了实验评价和修正。校准结果因控制系统引起的标准不确定度优于1%。     

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.     

红外辐射温度计专用数字表的研制及评价

日本CHINO公司生产的IR-RST系列标准辐射温度计由于没有设计温度显示装置,无法实时显示温度,针对此类型温度计设计了一款专用的电压测量和温度显示,同时可提供24V直流电压的电测显示仪表。利用高等级的电压源和数字电压表,修正了本专用数字表的误差系数,并考核了稳定性,得到其最大相对误差不超过0.03%。与一款名义波长为0.65 μm的IR-RST辐射温度计配合使用,通过TG HT-9500型高温炉对其组合进行内插分度,实验结果证实分度后校准准确度优于0.03%,1 300 ℃时系统测量结果的扩展不确定度为0.62 ℃。     

基于集成黑体法的1 000~1 500℃石墨材料高温红外光谱发射率测量

建立了基于集成黑体法的材料高温红外光谱发射率测量理论模型,重点讨论了不等温集成黑体空腔有效发射率、观测因子、样品材料外推温降因素的影响。基于集成黑体法搭建了以傅里叶红外光谱仪为红外辐射探测系统的高温红外光谱发射率测量装置。基于蒙特卡罗光线追迹法数值开展了集成黑体有效发射率数值模拟,并进行了实验验证。讨论了辐射源尺寸效应、光谱响应度线性度等非理想因素对集成黑体法高温光谱发射率测量的影响。开展了石墨材料在1 000℃、1 300℃、1 500℃的红外光谱发射率实验研究,并与已公开发表的测量结果进行了比对。本文结果与文献数据优于5%的良好一致性,验证了集成黑体方法在高温发射率测量中的可行性。     

基于高温黑体的傅里叶光谱测量系统响应度分段线性标定

傅里叶红外光谱仪（FTIR）光谱响应度的标定工作是FTIR红外光谱精准测量的基础。基于中国计量科学研究院（NIM）的ThermoGage HT9500型高温基准黑体辐射源,对NIM搭建的FTIR高温黑体红外辐射特性测量系统的光谱响应度,通过分段线性标定法进行了标定实验。建立并描述了FTIR测量高温黑体红外辐射特性系统响应度函数标定模型,并通过测量的黑体辐射源在1 273~1 973 K温区、1~14 m宽频谱内的红外光谱,对FTIR测量系统的光谱响应度进行了标定实验研究。结果表明:分段线性标定FTIR红外光谱测量系统方法具有良好可靠性。1 373~1 873 K温区的测量光谱与基于黑体标定的计算光谱在1~14 m频谱内平均偏差优于1%,黑体光谱辐射亮度峰值波长上反演得到的黑体计算温度与实际温度偏差优于0.45%。     

基于高温黑体炉的钨铼热电偶校准方法研究

基于中国计量科学研究院的高温黑体炉设计了一种适用于钨铼偶等高温热电偶的校准方法。优化设计的均温块测温孔轴向均匀性20mm范围内小于0.5℃,优选的测温孔与中心孔的辐射温度差异可达到小于0.5℃。经铂铑10-铂热电偶验证了基于高温黑体炉的校准方法,在800~1300℃与S型热电偶标准热电势间差异小于0.5℃,不确定度评估为0.8~1.5℃,k=2。在800~1900℃范围内,测试了多只不同来源的C型钨铼偶热电势并考核了偶丝校准前后的均匀性,实验结果表明,钨铼偶丝与国际标准钨铼偶热电势的差异基本保持在1%以内,校准不确定度为3.7~13.0℃,相对不确定度为0.7%t (t为温度),k=2。     

基于LabVIEW的光栅单色仪波长标定装置

为研究在光谱响应度测量中使用的精密光栅单色仪McPherson的Model207的波长特性,介绍了为此建立的基于LabVIEW的光栅单色仪波长标定装置系统。通过RS232与GPIB总线接口将装置的各自动控制部件连接到计算机,实现光谱的自动标定;针对光栅单色仪的性能研究,编写了对应的性能实验程序;在程序中给出了对采集的数据进行处理分析。通过实验得到单色仪波长准确度能达到0.02nm。     

孔径光阑对辐射源尺寸效应（SSE）的影响研究

辐射源尺寸效应（SSE）是辐射测温的重要不确定度来源,本文设计了辐射温度计实验测试装置,在理论分析的基础上通过改变孔径光阑设置,研究辐射温度计SSE的变化。孔径适宜的孔径光阑在光轴任意位置都能起到限制接收立体角的作用,但实验表明设置在会聚透镜之后的SSE明显小于其他位置。本实验研究结果可为辐射温度计和绝对辐射法热力学温度测量的SSE优化设计提供参考依据。     

基于ATmega16的小区路灯节能控制系统

为减少夜间小区路灯恒照度照明的耗电量,设计了基于单片机的小区路灯节能控制系统,该系统主要由AVR单片机ATmega16、环境亮度检测模块、红外感知模块、实时时钟模块、数码管显示模块、调光以及恒流输出模块等组成。系统通过环境亮度模块检测并自动控制路灯的开/关,夜间启用红外传感模块,根据红外检测的信号经单片机处理,再通过调光电路调节路灯的端电压,从而实现路灯控制系统的动态节能。此系统实际上模拟的小区路灯控制系统,如果应用到实际场景中存在一些由模拟到实际的转换问题,本系统在一定程度上实现了路灯的节能控制。且在节能的理念和设计可以为未来路灯节能的控制系统提供一定的借鉴意义。