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。     

工作用辐射温度计固有误差测量不确定度的评定

将黑体辐射源作为计量标准,采用亮度温度溯源方法,适用于便携性好的中低温辐射源;将黑体辐射源和参考温度计的组合作为计量标准,并以辐射温度计为标准进行溯源,适用于便携性差和不具备可拆卸的接触式温度计的高温黑体辐射源。文章实验中在50~700℃和800~1 600℃两个温度范围内,使用了两种不同的计量标准类别,相应地选用了两个常见的辐射温度计作为被测对象,按照JJG 856—2015《工作用辐射温度计》的要求考虑了辐射源发射率偏离1等因素对固有误差的影响,分段评定了被测温度计示值固有误差的不确定度。     

中国计量院建立黑体辐射源溯源系统为我国辐射测温技术发展做出重要贡献

<正>日前,由中国计量科学研究院(以下简称"中国计量院")承担完成的质检公益性行业科研专项项目"黑体辐射源溯源系统建立"顺利通过国家质检总局科技司组织的专家组验收。项目研究成果使我国黑体辐射源直接作为亮度温度标准器成为可能,对提高省市级计量部门的黑体辐射源的应用水平,解决我国红外标准辐射温度计急需的溯源要求,并最终提高工业级辐射温度计的检定校准水平具有重要意义。项目成功实现了在-30℃~961.78℃范围     

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.     

铯、钠热管标准黑体辐射源研制及性能评价

介绍了中国计量科学研究院研制的270～1 000 ℃标准黑体辐射源,其中包括270～600 ℃铯热管黑体源和500～1 000 ℃钠热管黑体源、温度标准器和数据采集系统。对铯、钠热管标准黑体辐射源进行性能测试,包括三段控温管式炉温场均匀性,黑体辐射源控温稳定性,黑体空腔轴向温度均匀性,黑体空腔口部辐射温度均匀性和热管测温孔内温度均匀性等。铯、钠热管标准黑体辐射源在整个温度区域内合成标准不确定度为0.09～0.13 ℃（k=2）。     

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.     

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.     

红外体温计示值修正值测得值的不确定度评定

本文选用二等标准铂电阻温度计作为标准器,恒温槽黑体作为黑体辐射源,对红外体温计进行了示值修正值的测量,分析了测量误差的来源和影响因素,并对测得值进行了不确定度评定。     

光电高温计在使用中存在的问题及改进

为了解决标准光电高温计在量值传递中存在的问题,通过在黑体炉的腔口前使用加装特制的高质量光阑的办法,来达到改进现有测量方法、消除量传偏差的目的,保证了标准光学高温计和标准光电高温计在辐射测温仪计量器具检定系统量值传递和溯源链中量值的一致性.     

标准温度灯的误差分析

一、前言钨带温度灯是一种复现以及保持高温温标的标准器。它也是一种非黑体光源,具有与黑体不同的光谱能量分布。在引用黑体辐射公式——普朗克函数的情况下,温度灯所复制的温度量值称为亮度温度。目前,标准温度灯是一种具有较高的稳定性和复现性的标准光源,主要用于传递高温温标和检定工业用光学高温计。二、上一级标准的误差目前,在我国高温量值的传递系统中,标准温度灯的上一级标准是标准光学高温计。标准光学高温计示值的误差来源,主要有以下几方面:     

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。     

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。     

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℃。     

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。     

黑体辐射源发射率偏离1亮度温度溯源到比色温度的影响

介绍了辐射原理,对三种常用的传递方式进行分析,最终结果是用接触式温度计作为标准器,受黑体辐射源发射率偏离1影响最小,得到的检定/校准结果更准确。     

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。     

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。     

大口径高发射率面型黑体辐射源的研制

黑体辐射源作为定标标准器,在红外测量设备的辐射定标中具有重要作用。为应对大口径红外测量设备的辐射定标工作需求,设计了1台辐射面积为400mm×400mm的面型黑体辐射源。采用多路控温和连接固定冷源的方式对黑体进行温度控制;通过热仿真确定合适的传热模型,同时结合高发射率涂层工艺与辐射面的结构设计使黑体具备高发射率,辐射面有效发射率可达到0.992;在真空环境下,利用标准铂电阻温度计测量得到黑体辐射面源的温度均匀性偏差最大为0.101K,稳定性平均值为0.018K/10min,该黑体辐射光源能够满足现阶段大口径红外测量设备的使用需求。