环境辐射对辐射温度计测量结果的影响

在辐射温度计响应波长一定情况下,主要通过计算环境辐射对黑体辐射温度、发射率不为1辐射温度计的修正值,分析和讨论了在计量检定工作中环境辐射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。     

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.     

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.     

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LabVIEW实现固定发射率辐射温度计校准的温度修正

在辐射温度计检定中,根据规程要求,需要将辐射温度计的发射率设置为1,而在实际校准辐射温度计的过程中发现大量发射率固定且不为1的情况,同样有用户要求校准后给出不同发射率下的辐射温度计修正值,为实现宽波段任意固定发射率辐射温度计在校准过程中的修正值计算,文章使用LabVIEW的两分法迭代实现Plank公式的积分算法,有效提高校准过程的自动化程度,文章用实例说明了两分法与普通步进算法的效率区别,从而高效的实现了任意波段、任意发射率、任意温度点的温度修正值计算。     

发射率设定值不为1的辐射温度计的校准

分析了用黑体辐射源校准发射率设定值小于1的辐射温度计时,对温度计示值的影响,介绍了近似修正方法及典型计算结果.     

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。     

固定发射率辐射温度计校准中的温度修正分析

在当前的辐射温度计的检定中,温度修正分析有着十分重要的作用。但是从辐射温度计实际使用的过程可以看到,辐射温度计的温度修正还存在若干问题,很多用户都要求校准后需要使用不同发射率下的辐射温度计修正值。基于这个背景,在本次课题的研究中,主要分析了固定发射率下的辐射温度计校准中的温度修正。     

红外辐射温度计的辐射源尺寸效应修正

红外辐射温度计在低温测量的辐射源尺寸效应（SSE） 的规律不同于高温测量。基于以虚拟探测器温度消除背景辐射影响的SSE计算模型,推导了在不同源尺寸和不同背景条件下辐射温度计输出的SSE影响修正公式;得出不同源尺寸条件下辐射温度计温度示值的SSE影响修正的理论解析表达式。在源温度低于或接近背景温度时修正模型与高温测量SSE修正模型有显著差异。所得结果适用于任意温度下对单波段辐射温度计的SSE影响修正。     

背景影响下涡轮叶片温度测量及修正技术研究

在采用辐射温度计测量航空发动机涡轮叶片温度时,为了减小背景辐射对测温结果造成的影响,基于Planck定律建立包含背景辐射影响的测温方程,借助有效发射率计算得到被测目标的真实温度.通过设计背景辐射影响模拟试验,利用两个高温辐射源分别加热选定样品和模拟高温背景,采用扫描式涡轮叶片温度场测量装置对选定样品进行温度测量.结果发现,当目标设定为800℃、背景设定为1000℃时,目标在背景影响修正前后的最大温差为27.2℃,温差相对修正前温度的比例最大为3.82%,而修正后的目标温度明显更加接近无背景影响温度,从而验证了该修正计算方法的可行性和可靠性,对发动机研制过程中的温度监测工作具有重要应用价值.