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浴式黑體輻射源的儀器校準方法

發布時間:2021-02-13 20:42:03人氣:
CR-WBB-100型浴式黑體輻射源是一種典型的臥式水浴黑體輻射源,如圖所示。以此為例,我們對浴式黑體輻射源的儀器校準方法進行詳細說明。CR-WBB-100型浴式黑體輻射源的技術指標為:溫度范圍5~90℃,黑體腔口徑100mm,計算法向有效發射率0.9993±0.0003,對應波長范圍8~14μm。
 CR-WBB -100 浴式黑體輻射源
在實際儀器校準過程中,我們先參照JJF1030-2010《恒溫槽技術性能測試規范》(以下稱《規范》)劃定工作區域,采用二等標準鉑電阻溫度計測試恒溫槽內介質的溫度穩定性和溫度均勻性,并確定介質溫度;然后采用表面溫度計測量黑體腔壁面的軸向溫度梯度,并利用STEEP321軟件計算黑體腔的有效發射率;最后給出經過發射率修正的輻射溫度作為儀器校準結果,并給出測量不確定度。
 
1恒溫槽內介質溫度穩定性
如圖所示劃定工作區域,浴式黑體輻射源的工作區域指包含黑體腔的長方體區域,其中該區域的上水平面應與液面保持一定距離,保證標準鉑電阻溫度計的沒入深度。由于黑體腔在恒溫槽的一側開口,實際上該工作區域并未完全涵蓋黑體腔整個軸向長度。依據《規范》,將標準鉑電阻溫度計1插入工作區域1/2深度位置,即為圖4所示的O點,為了避開黑體腔,O點并不是工作區域的幾何中心。待恒溫槽在某溫度點溫度穩定10min后,以每分鐘至少6次的均勻間隔讀取示值,10min共計讀取60個示值,取最大值與最小值的差,即為浴式黑體輻射源恒溫槽在該溫度點相應時間間隔內的波動性。
 浴式黑體輻射源工作區域示意圖
2恒溫槽內介質溫度均勻性
依據《規范》,將標準鉑電阻溫度計1作為固定溫度計插入O點位置,標準鉑電阻溫度計2作為移動溫度計,依次插入到工作區域上水平面A,B,C,D位置處,按一定順序讀取固定溫度計和移動溫度計的示值,共讀取4組示值,移動溫度計示值平均值與固定溫度計示值平均值之差為該點相對于O點的溫度示值差,同理測出下水平面E,F,G,H位置處相對于O點的溫度示值差。從上水平面四點相對于O點的溫度示值差中找出最大值和最小值,最大值減去最小值的差即為工作區域上水平面的最大溫差,同理,從下水平面四點相對于O點的溫度示值差中找出最大值和最小值,最大值減去最小值的差即為工作區域下水平面的最大溫差。從所有八點相對于O點的溫度示值差中找出最大值和最小值,最大值減去最小值的差即為工作區域的最大溫差。
 
3恒溫槽內介質溫度
以標準鉑電阻溫度計1在O點處測得的溫度示值為浴式黑體輻射源恒溫槽內介質溫度,將恒溫槽穩定性測試過程中測量所得的60個示值取平均值即為介質溫度,此組測量值的標準偏差作為重復性。
 
4黑體腔壁面軸向溫度梯度
圖中所示為CR-WBB-100浴式黑體輻射源黑體腔幾何形狀,使用表面溫度計依次測量黑體腔內間隔為l的各點a,b,c,d,e,f的表面溫度,得到浴式黑體輻射源黑體腔壁面的軸向溫度梯度。
 黑體腔幾何形狀草圖
5浴式黑體輻射源有效發射率
利用浴式黑體輻射源黑體腔的幾何形狀、表面涂層發射率、壁面軸向溫度梯度等參數,通過STEEP321軟件計算得到浴式黑體輻射源有效發射率的評估值。
 
6浴式黑體輻射源輻射溫度
如果浴式黑體輻射源的有效發射率為1,浴式黑體輻射源恒溫槽內介質溫度可以看作浴式黑體輻射源的輻射溫度,兩者溫度值沒有差別。但是,在用輻射溫度計測量黑體輻射源溫度的過程中,輻射溫度計發射率默認設置為1,認為黑體輻射源的有效發射率為1,而實際有效發射率肯定不為1,這里就會因為有效發射率不為1引入輻射溫度測量的修正值,黑體輻射源的有效發射率越接近1,引入的輻射溫度發射率修正值就越小。浴式黑體輻射源輻射溫度應為恒溫槽內介質溫度加上輻射溫度發射率修正值。

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