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。     

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。     

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.     

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.     

浴式黑体辐射源校准方法研究

介绍了几种典型的浴式黑体辐射源,并详细说明了校准方法。校准过程包括恒温槽内工作区域划定、介质温度测量、黑体腔有效发射率评估、辐射温度有效发射率修正等步骤。最终给出了浴式黑体辐射源的校准结果,并进行了不确定度评定。     

温度均匀黑体空腔有效发射率近似计算方法（黑体辐射源研究之一）

简要地介绍了国内外在黑体辐射源建立与评价上的发展现状;多种黑体辐射源;多种空腔有效发射率计算方法和模型。通过积分法推导出温度均匀空腔有效发射率计算公式,进一步推导的近似计算公式可以作为对黑体空腔有效发射率估算的依据。     

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。     

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。     

参考黑体辐射源校准方法和不确定度评定

依据现行的黑体辐射源校准规范,采用比较法对参考黑体辐射源进行校准,以某所黑体辐射源标准装置为例,介绍了校准原理,装置的组成以及相关性能分析,最后依据该装置对参考黑体辐射源进行不确定度的评定。     

合金红外测温发射率修正及不确定度分析

金属发射率低且样品间一致性差是红外测温的主要误差来源,需针对应用场景准确测量发射率,并实验评估其一致性,以确保发射率修正后测温不确定性满足应用要求。针对碳氢燃料吸热性能研究中的GH3128合金管道红外测温,研究基于锥形腔样品的宽温度区间发射率测试方法,提出通过预氧化提高金属样品间发射率一致性并探索相关工艺参数。采用4个样品,实验6处测量区域和10种氧化时间,在2种不同波长下评估200～900℃温度区间发射率,结果表明在900℃均温环境下自然氧化18 h后,发射率相对标准差可达到0.01以下。对样品发射率一致性、参考腔发射率、样品温度均匀性等关键不确定度来源进行评估,最终合成标准不确定度为0.016,引起的测温不确定度小于0.8%,可满足应用需求。提出的预氧化处理、发射率测试方法和不确定度评估框架,可为其它需要对金属进行准确红外测温的应用提供参考。     

中温区真空标准黑体辐射源研制

介绍了中国计量科学研究院研制的中温区真空标准黑体辐射源的结构设计,工作原理,测试结果和不确定度评定。黑体辐射源工作温度范围为320～500 K,黑体空腔开口直径为50 mm,空腔深度为260 mm,表面喷涂了耐高温漆,空腔发射率优于0.999。真空环境下测试了黑体在335～500 K温度范围内的轴向温度均匀性,温度稳定性及黑体辐射源亮度温度等性能指标,结果显示黑体温度均匀性优于0.15 K,40 min内温度稳定性优于0.03 K。分析了黑体辐射源的不确定度来源,黑体辐射源的合成标准不确定度优于0.04 K。     

长波辐射表校准装置研制

长波辐射表是观测和研究地球气候变化的重要仪器.为了弥补长波辐射表实验室标定装置的不足,研制了长波辐射表校准装置.长波辐射表校准装置的主体是黑体辐射源,黑体腔的内径为200mm,开口直径为60mm.通过对多种液体循环控温方案的仿真分析及试验,设计了双路液体循环控温系统.实验结果表明,在-50～50℃的温度范围内,黑体空腔...     

黑体辐射源研究综述

本文系统地介绍了黑体辐射源研究,其中包括：黑体空腔设计与空腔有效发射率计算,辐射源设计与研究,实用黑体辐射源评估。     

辐射温度计校准设备准标准黑体技术探讨及实际测量应用

标准黑体是校准辐射温度计的主要设备,但迄今为止对黑体辐射技术的研究仍在不断的完善之中,本文论述了通过准确标定标准黑体的辐射温度,来验证黑体发射率的技术探讨及在实际测量应用中总结出的关于辐射温度计校准中存在的几个问题。     

对黑体炉有效发射率值标定的探讨

目前在辐射温度计和热像仪温度的定标上,都缺乏对用于定标黑体的有效发射率的定标,而黑体炉在温度测量及量值传递中处于重要的地位.为了避免温度计量量值的混乱,克服由于没有统一方法及设备造成确定黑体炉有效发射率值不统一的问题,需要尽快明确黑体炉有效发射率定标的问题,以达到规范黑体炉有效发射率确定的目的,确保温度量值的准确可靠.     

常温黑体光谱发射率校准技术研究

为了能够实现常温状态下的黑体光谱发射率的准确测量,基于连续可调激光器,搭建了一套中红外波段黑体光谱发射率测量装置。采用自行设计10 mA恒流源对MCT探测器进行驱动,测量结果的动态范围从7.29×10⁴提高到4.32×10⁵,有效提升了探测系统的动态范围。该装置实现了覆盖光谱范围7.5～10.6μm,发射率测量量值范围0.01～0.999 9的高精度测量,最优不确定度为4.0×10^-5(k=2)。     

固定发射率工作用辐射温度计校准方法研究

讨论分析了用于校准固定发射率工作用辐射温度计的原理。在校准中,应用辐射面源是必要的,其发射率应与温度计的固定发射率一致,以保证温度量值传递的准确性,并分析了由于两个发射率的不一致而带来的温度误差,给出了在不同温度下由发射率偏离而引起的温度误差计算式。在发射率为0.95、温度为700 K的情况下,最大误差可以达到15 K。如果实际测量对象的发射率与温度计的固定发射率相同,则可以直接测量出被测对象的真实温度。     

0.95发射率辐射源模拟装置

采用局部遮挡的方法制成平均透射比为0.95的装置,用光学实验方法测量了该装置的透射比,并对可调预设发射率的辐射温度计进行了校准验证.实验证明直接将该装置置于实验室现有黑体辐射源前,可模拟0.95发射率辐射源直接校准发射率设置为0.95的辐射温度计.也可采用局部遮挡的方法建立其它发射率数值的辐射源模拟装置.     

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。