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.     

热轧带钢表面温度测量的现状

本文首先对热轧带钢生产中与辐射式测温有关的测量环境和条件进行了分析;讨论了热轧带钢表面温度测量所用辐射式温度计的特点。其中,指出了用硅光电池光电高温计测量带钢表面温度,可以减少光路中水蒸汽吸收和水膜吸收的影响。由于硅光电池光电高温计的n值大,所以黑度变化产生的测量误差小。     

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。     

六通道瞬态光学高温计

六通道瞬态光学高温计是在可见光和近红外光谱范围内 ,把光源的热辐射取出六个波段进行测量。每个波段信号通过各自的光纤传输、光电倍增管探测和记录仪器记录。系统的时间分辨率小于 30 ns,冲击温度测量范围为 2 30 0～ 90 0 0 K,测量误差小于 5 % ,给出了以碘化钠、硝基甲烷和空气为样品的若干实验结果     

新型精密光电高温计

一、引言目视光学高温计是高温温标量值传递的主要标准器。但是由于以人的眼睛作为探测器及仪器的结构缺陷,使测量精度受到一定限制。因此,为提高量值传递及高温测量的精度,我们研制成功了光电高温计,取得良好的效果。该光电高温计,在900℃～2000℃范围内,其测温灵敏度可达0.1℃～0.2℃。测量准确度均为±1℃～1.5℃。二、光电高温计工作原理光电高温计的测温方法与目视光学高温计一样,它是应用光测高温技术进行测量的。本仪器的工作原理如图1所示。被测温的     

高温温标复现与传递技术的改进

为了改善高温温标复现,研制了新的基准光电高温计和光谱响应度测量装置.采用基于参考点-高温计的亮度比测量的温标量值确定方式,将显著减小温标复现的不确定度.利用单固定点分度方法和Sakuma-Hattori方程的多固定点内插方法校准标准光电高温计,可大幅度减少温标传递环节,提高校准不确定度水平.     

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。     

光电高温计校准中的有效波长修正

针对以精密钨带灯为标准器的精密光电高温计校准,介绍了光电高温计的工作原理、有效波长的概念和对高温计有效波长测量基本要求;详细阐述了采用钨带灯的直接比较分度法中灯电流的亮度温度波长的修正方法。基于高稳定度钨带灯物理模型计算了亮度温度-波长变化率,给出拟合公式。举例说明钨带灯电流的波长修正。定性分析了不同类型钨带灯物理模型差异对亮度温度-波长变化率的影响。     

LED的相对光谱亮度分布及漂移特性研究

采用光电高温计光谱响应度测量装置,对LumiSpot型高亮红光LED的相对光谱亮度分布进行了实验研究。应用光电高温计定量描述LED光谱亮度漂移特性。测量了0．01A、0．05A、0．15A和0．3A电流下LED的相对光谱亮度分布,其峰值波长的在不同电流下的漂移在3nm以内。并在0．05A,0．15A,0．3A的电流下,测量了光谱亮度的漂移特性。引入缓慢线性漂移阶段及单位时间相对漂移量的定义,后者在（1．7×10^-5～1．5×10^-4）S。范围内,在非线性测量过程中,可在缓慢漂移段做线性漂移处理。     

使用不同截止特性滤光片的高温计校准实验研究

干涉滤光片是高温计实现测量单色辐射亮度的重要光学元件,本文针对常用波长660nm滤光片,从截止特性角度分析对高温计校准有效波长和延伸温标的影响。通过三片波长带宽相同、截止特性互异的滤光片在同一光电高温计的光谱响应度实验,分析了截止特性对有效波长的影响,并利用工作基准钨带灯对高温计“单参考点－有效波长”的延伸温标进行验证,实验证明截止特性达OD4的滤光片可以满足标准级的高温计测量精度要求,基准级高温计则应选择截止特性更好的滤光片,以降低有效波长不确定度来减小延伸温标的不确定度。     

The effects of gas pressure in plasma surface alloying process on testing accuracy of the photoelectric pyrometer

In order to control the specimen temperature precisely in a plasma surface alloying process, the measurements obtained using a photoelectric pyrometer were compared with a thermocouple system. The effect of pressure on the accuracy of the photoelectric pyrometer is discussed. The results indicate that at a specific temperature, as the working pressure increases, a larger emission coefficient ε should be used to keep the pyrometer values consistent with those of the thermocouple, which is considered to give the real temperature. The value of ε increases by about 0.1 as the working pressure increases by 5-10 Pa. With this adjustment, the error of the pyrometer is within ±3°C.     

航空发动机热端表面温度场测量

航空发动机热端温度场的测量和监视对延长发动机的使用寿命具有重要意义.文章简要介绍了目前采用的各种温度测量方式,如热电偶、光电高温计、红外热像仪和示温漆,并详细介绍了多波长温度测量和谱色温度测量两种新型的温度测量方法.两种方法大大降低了温度测量对被测物体表面发射率的依赖性,适用于1000～3000℃温度范围内高温物体表面温度的测量.     

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.     

基于波长函数的辐射温度计一点标定法及其精度的理论估计与实验验证

叙述了通过测量辐射温度计波长函数和一个温度点的输出信号,从而得到辐射温度计全量程标定方法估计了各项误差源对温度标定误差的影响,给出了重要结论。进一步以某多波长高温计为例,在黑体炉标定实验基础,进行了一点标定法的验证,结果证明该方法可以得到较高精度的标定。     

一种新型红外多谱段高温计的研究

基于辐射学原理的辐射高温计是一种非常实用的非接触式表面温度测量仪器。但是,在许多的实际情况下,辐射测温的精度受到一定的影响,这主要是由于被测试件表面发射率的不解定性、较强的环境辐射等。本在研究了复杂环境中的辐射状况的基础上,提出了一种新的测温模型,并在此基础上建立了多谱段红外辐射高温计系统。实验证明,在环境辐射较强时,这种新型高温计系统达到了令人满意的结果。     

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％．     

Investigation of the temperature dependence of the effective wavelength of a standard photoelectric pyrometer

A method of determining the temperature dependence of the effective wavelength of a photoelectric pyrometer, intended for standard operation in realizing a temperature scale by optical methods, is described and results are presented. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 9, pp. 52–55, September, 2007.     

Error analysis of a ratio pyrometer by numerical simulation

A numerical method has been devised to evaluate measurement errors for a three-channel ratio pyrometer as a function of temperature. The pyrometer is simulated by computer codes, which can be used to explore the behavior of various designs. The influence of the various components in the system can be evaluated. General conclusions can be drawn about what makes a good pyrometer, and an existing pyrometer was evaluated, to predict its behavior as a function of temperature. The results show which combination of two channels gives the best precision.Paper presented at the Second Workshop on Subsecond Thermophysics, September 20–21, 1990, Torino, Italy.     

不同发射率下红外热图像的非稳态温度场测量研究

通过分析红外测温公式,研究物体发射率对红外热图像测温精度的影响,并找出影响物体发射率的因素。根据经典计算方法,发现了物体发射率在红外热图像测温应用中的局限。从红外热图像的角度对发射率的计算进行了建模,基于修正物体发射率得到提高红外热图像对非稳态温度场测量精度的模型。对铸铁、不锈钢进行了3组测温实验,红外热图像直接测量的最大误差分别为2.1℃、1.7℃、2.3℃,而所提出的方法测量的最大误差分别为1.0℃、0.7℃、1.6℃。通过对比分析3组测量结果数据验证了测量方法的可行性。