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黑体辐射源溯源系统 保障工业温度计校准能力

行业聚焦点中国仪表网2014年12月20日 14:39人气:6787

  【中国仪表网 行业聚焦点】日前,一项质检公益性行业科研专项“黑体辐射源溯源系统建立”项目顺利通过国家质检总局专家验收。该项目由中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院“)承担,成功实现了在-30℃~961.78℃范围内,直接将黑体辐射源作为亮度温度标准器,对黑体辐射源亮度温度进行精确校准。建立的黑体辐射源组空腔有效发射率0.99985~0.99994、亮度温度测量标准不确定度0.04℃~0.25℃,均达到国内最高、国际先进水平。


 
  据项目负责人原遵东介绍,辐射测温不需要接触被测物体,测量准确度较高、动态性能好,被广泛应用于工业领域。黑体辐射是辐射测温的理论基础,绝大多数辐射温度计都需要用黑体辐射源来校准或检定。在中温区,黑体辐射源本身的溯源性能大都采用接触式标准温度计作为计量标准器。但由于辐射源的发射率不为1,黑体腔与标准温度计之间又存在温差,黑体辐射源的实际不确定度往往远超过接触式标准温度计的不确定度。这给黑体辐射源的应用带了了很大的技术风险。为此,中国计量院热工所开展了相关研究,旨在建立一套装置,为黑体辐射源提供亮度温度校准,使黑体辐射源能够直接作为亮度温度标准器,并提高其作为标准源的溯源性能。
  
  项目组通过攻关,成功建立了-30℃~962℃标准黑体辐射源组和多波长亮度温度比较装置,实现了该温区变温黑体辐射源亮度温度的校准。其中,标准黑体辐射源组采用V型槽表面的黑体空腔设计,在49~80mm大口径条件下实现了0.99985~0.99994的空腔有效发射率;多波长亮度温度比较辐射温度计组覆盖0.65、0.9(0.8)、1.6、2.0(或2.2~2.7)、3.9、8-14μm等辐射测温常用波长或波段;有效亮度温度校准的标准不确定度达到0.04℃~0.25℃,在中温区将我国变温黑体的亮度温度最好不确定度减小了约1个数量级。
  
  此外,项目首次提出了有效亮度温度理论和黑体辐射源的多波长亮度温度校准方法,体现了实际中低温红外亮度温度测量中不可避免的环境辐射的贡献;分析了经典发射率修正近似公式的局限性,推导了有效亮度温度发射率修正公式。该公式对于温度范围和测温波长具有广泛适用性,为辐射温度计和辐射源校准中发射率修正计算与不确定度评定提供了参考依据。
  
  项目研究成果使我国黑体辐射源直接作为亮度温度标准器成为可能,为提高省市级计量部门的黑体辐射源的应用水平,解决我国红外标准辐射温度计急需的溯源要求,并最终提高工业级辐射温度计的检定校准水平具有重要意义。
(本文来源:中国计量科学研究院转载请注明出处
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