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。     

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。     

校准工作用辐射温度计选用计量标准探讨

分别使用参考接触式温度计与辐射源的组合、参考辐射温度计与辐射源的组合和具有有效亮度温度溯源的参考辐射源三种不同的计量标准形式,在400℃校准8～14μm工作用辐射温度计,得到其固有误差的不确定度典型值。并根据不确定度分量的贡献值,分析不同计量标准的适用情况,以供工作用辐射温度计的计量标准装置建标和计量检测时参考。     

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。     

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.     

H500型红外遥感定标高精度真空黑体辐射源的研制

对中国计量科学研究院研制的温度范围覆盖-93~220℃的H500型红外遥感定标高精度真空黑体辐射源进行了介绍。采用圆柱圆锥黑体腔和双层4段PID控温,在真空低背景(液氮冷却)环境下对该黑体进行了性能测试,在大气室温环境下,利用控制环境辐射反射比发射率测量方法测量了黑体空腔发射率和利用红外标准辐射温度计测量空腔底部温度均匀性等指标。实验结果表明,该黑体辐射源升温速率为1℃/min下,控制到温度点的稳定时间优于50 min,并且10 min内的温度稳定性在0.01℃以内;黑体温度设置在20℃、30℃和50℃下空腔发射率的测量结果分别为0.9965、0.9966和0.9963;其黑体底部温度均匀性优于0.03℃;在整个温度区域内扩展不确定度优于0.1℃(k=2)。     

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.     

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.     

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。     

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。     

高温黑体辐射源的性能考核

正一、引言本文就检定辐射温度计的主要设备高温黑体辐射源的性能进行了考核,以广州日奇电子有限公司生产的R-1600球型腔黑体源为例,详细介绍了考核黑体辐射源各整百度点的控温稳定性、均匀性和校准重复性的实验过程,总结、归纳和分析了实验。二、高温黑体辐射源各整百度点控温稳定性考核实验通常辐射源的控温稳定性是指"辐射源在稳定下,10min内温度测量值的最大值与最小值之差,其测温间隔为1min"。将高温黑体辐射源从800℃开始,按     

发射率对辐射温度计检定结果的影响分析

在环境温度一定情况下,主要通过计算黑体辐射源发射率、辐射温度计发射率设定分别对特定响应波长辐射温度计测量结果修正值的大小,分析和讨论了在计量检定工作中发射率对辐射温度计测量结果的影响大小,并阐述了在结果计算中对它们进行修正的必要性和重要性。     

500℃以下工作用辐射温度计校准结果示值修正方法探讨

我国对工作用辐射温度计的校准使用《500℃以下工作用辐射温度计检定规程》和《工作用辐射温度计检定规程》,两本规程分别适用于温度范围在500℃以下和300～2200℃的工作用辐射温度计的检定。两本规程都规定,在检定过程中,对于温度计有发射率修正和调节功能的,应将发射率设置为1或将发射率设置为与辐射源靶面的有效发射率相同的数值。在实际工作中,很多工作用辐射温度计的发射率没有调节功能,恒为0．95,有的甚至没有标明发射率是多少,而一般计量部门的标准辐射源的发射率都为1．00。     

精密黑体辐射源标准装置设计研究

为了解决辐射温度计的检定、校准中因黑体辐射源发射率低问题而引入的修正问题,文章设计了温度范围为-10~110℃的精密黑体辐射源。在等温条件下,利用基于光线跟踪技术的Monte Carlo方法对黑体空腔法向有效发射率进行了计算,结果表明,设计的精密黑体辐射源理论法向有效发射率不低于0.999 2。     

黑体辐射源的多波长有效亮度温度校准和不同溯源方式特点分析

介绍了中国计量科学研究院建立的标准变温黑体辐射源和有效亮度温度比较装置;阐述了黑体辐射源多波长有效亮度温度校准的2种方法,给出典型校准结果并分析了辐射源特性。比较分析了3种溯源方式的性能特点及其应用的影响因素。提出控温复现性的概念,它是以往未被重视的辐射源关键性能参数。多波长有效亮度温度校准是可减小或消除有效发射率和接触测温测点温差影响的溯源方案,与传统溯源方式特性互补,可用于评价辐射源的有效发射率和测点温差,对控温复现性好的辐射源效果最优。     

红外测温仪校准装置研制成功--中国计量科学研究院抗"非典"攻关取得新成果

在全国抗击非典这场不见硝烟的战争中,国家质检总局、中国计量科学研究院急国家和人民之所急,夜以继日,组织攻关,在较短时间内研制出红外测温仪校准装置(黑体辐射源标准装置),为抗击非典做出了突出贡献。为防止非典传播,我国各机场、口岸、车站、公共场所、机关、企业、学校等纷纷配备红外辐射温度计、红外耳温计来测量人体温度。目前,我国进口红外辐射温度计等人体测温仪已有数十万台,正在为抗击非典中发挥着巨大作用。随着红外辐射温度计等人体测温仪的大量应用,这些测温仪器的测量准确度将直接影响人体测温的准确,影响防非典措施的实施效…     

发射率影响修正近似公式及其适用性分析

黑体辐射源的有效发射率影响是辐射测温计量标准中的重要影响因素.本文利用有效亮度温度概念,对辐射温度计或黑体辐射源检定校准中的发射率影响修正模型的多种简化形式进行了分析比较.定量分析了Wien近似、忽略环境辐射近似和微差近似等几种近似模型的温度与波长适用性.其中微差模型具有简明的物理含义,经典的短波高温修正模型不宜用于常见的8～14μm辐射温度计的测量结果修正.在有效亮度温度测量与校准的发射率修正和不确定度传播计算中,本文分析结果为在不同波长和温度范围合理选择简化公式提供了参考依据.     

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。