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。     

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℃~3 500℃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%.     

光电高温计自动测试系统设计

光电高温计的长期稳定性参数通常需要通过人工测试得到,存在测试效率低、数据管理复杂等问题,为解决此问题,利用计算机软件快捷、方便、提高效率并可大量储存数据等特点,设计了一套光电高温计自动测试系统.该系统具有易操作、工作效率高的优点,其波动度测量的扩展不确定度为0.015℃.实验证明,该系统可满足光电高温计波动度自动测试与...     

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。     

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.     

声学高温计拓扑结构优化研究

声学高温计存在探头温度耐受不够,测温稳定性较差,易受气流速度影响的问题。为了提高声学高温计的测温可靠性,本文提出在Virtual. Lab中建立相应的气流温度场和声传播模型,改变现有的一套声学高温计的声探头分布直径、朝向和倾斜角度等拓扑结构,分析并研究减小声压级衰减的最佳拓扑结构参数,并进行试验对比。最终发现在常温至900℃、0～0.3 Ma的气流温度场环境中,直径15 cm,声探头与水平面倾角为30°的拓扑结构综合声压级减小数值最小;直径20 cm,声探头与水平面倾角为15°的拓扑结构次之。二者均比现有的拓扑结构数据标准差减小17%以上,提高了声源信号接收的性能,进而提高声学高温计在常温至900℃、0～0.3 Ma的气流温度场环境中测温的可靠性。     

精密光电高温计的钨带灯校准方法

针对以精密钨带灯为标准器精密光电高温计的校准,介绍了I／V转换器量程增益比的确定方法;讨论了对高温计有效波长测量的基本要求;对直接比较分度中对钨带灯电流的亮度温度波长修正、充分利用真空钨带灯不确定度优势选取校准温度点、校准温度点之间误差的内插、以及钨带灯上限以上温度示值延伸方法等进行了论述。指出精密校准、应用中需注意的技术问题。     

棱镜分光式精密（标准）多波长硅光电高温计

介绍一种棱镜分光式、无干涉滤光片的多波长精密（标准）硅光电高温计。实验表明，此仪器信噪比高，稳定性好，波长选择性好，且结构紧凑，操作方便。     

以“固定点—高温计”方式传递 961.78 ℃以上国际温标

中国计量科学研究院在持续对高温基准装置研究工作的基础上,提升了光电高温计信噪比、非线性和辐射源尺寸效应等关键性能,并完善了光电高温计性能参数测量平台。与之前高温温标通过钨带灯传递不同,以“参考固定点—光电高温计”方式进行了银点以上高温温标的复现和传递,该方式可以避免光电高温计长期稳定性的影响,并将高温温度上限从2 200 ℃延伸至2 474 ℃,实验分析得到961.78～2 474 ℃的温标扩展不确定度(k=2)为0.08～0.62 ℃。2009年中英西三国温标复现比对结果验证了三国国际温标的一致性,并支持了上述不确定度评定。新传递方法可为精密光电高温计提供最高水平校准,并可扩展应用于900 nm等红外高温计校准。     

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％．     

应用高温固定点校准精密光电高温计

通过复现温度间隔相近的3个高温固定点黑体,可以实现0.65 μm高温计在900～2 500 ℃、0.9 μm 高温计在600～2 000 ℃范围内的内插,不确定度最好水平分别达到0.3～1.2 ℃和0.3～0.6 ℃(k=2)。通过其他非分度固定点黑体和高温变温黑体的验证,2种波长高温计与高温基准温标的一致性优于0.1 ℃。应用高温固定点可以满足精密光电高温计接近国际最高水平的校准,提升高温校准的不确定度水平。     

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。     

直读光谱仪检定问题探讨

正直读光谱仪广泛应用于钢铁、机械、铸造、有色金属等行业,JJG768-2005《发射光谱仪检定规程》规定了波长示值误差、检出限、精密度、稳定性等主要检定项目。但在一些检定项目(如波长示值误差、检出限等)的检定中经常会遇到一些问题,笔者结合近几年检定/校准中的一些经验与大家探讨。检定前一般应按要求清理仪器激发台、聚光透镜等部件。一、波长示值误差的检定波长示值误差的检定按检测器不同可分为两种情况:一是以光电倍增管(PMT)为检测器的仪器;二是以电荷耦合器(CCD)为检测器的仪器。     

基于LabVIEWRT9032光电高温计增益比的测量系统

RT9032光电高温计是辐射测温常用的计量标准器,对其电路中增益比的测量决定了其测温的准确性.建立一个针对RT9032光电高温计电流放大器量程间的增益比测量系统.使用开发平台LabVIEW和GPIB接口与RT9032、Keithley6430搭建这套软件系统,并利用LabVIEW语言实现测量过程自动化.     

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.     

基于宽带相关处理的水下运动目标检测

对于水下运动目标的检测,宽带相关处理是一种有效的方法.为了实时实现的需要,选择一类多普勒宽容信号为发射信号,给出了单尺度宽带相关处理器作为运动目标检测器.仿真结果证明,该检测器性能优良,且能够实时实现.     

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。     

影响标准光学高温计精度的若干因素

标准光学高温计的精度对于复现和传递高温温标起着决定性的作用。为了使仪器能达到更高精度的要求,必须摸清仪器的性能。本文主要简述有关光学高温计灯泡(以后简称小灯)的稳定性、环境温度对光学高温计的影响和小灯通入恒定电流后到达热平衡的时间这三个问题。     

应用于标准光电高温计的多点控温系统设计

为满足精密测温需求,解决标准光电高温计测温结果易受环境温度影响的问题,设计多点控温系统,该系统通过多点布控的方式实现内层壳体整体控温,应用薄膜加热片作为控温元件,并采用自主设计的控温电路。开展试验对该系统的控温稳定性、重复性以及标准光电的测温稳定性进行了验证,结果表明多点控温系统稳定后2.5 h波动0.09℃,三天控温重复性0.1℃。室温环境下,应用标准光电高温计测试银固定点黑体辐射源,使用多点控温系统与不使用多点控温系统时的测温波动分别为0.1℃和0.7℃。本文研制的标准光电高温计多点控温系统具有稳定性好、体积小、重量轻、易于控制等优点,能够有效满足标准光电高温计的精密测温需求,为促进国产精密测温仪器的性能提升起到推动作用。     

光学高温计精密微调瞄准定位器的设计

本文设计的瞄准定位器应用于实验室检定工作用隐丝式光学高温计，以获得精确稳定的测量信号。实现在空间三坐标方向的定位和精密微调.