氨／不锈钢热管式标准黑体辐射源

本文介绍一种工作于－５０～＋５０℃的新型低温标准黑体辐射源的系统设计和性能测试结果。这种黑体辐射源采用氨／不锈钢热管均温、液氮致冷和致冷用氮排气防霜的方案。黑体空腔形状为圆锥圆柱形，腔长为３５０ｍｍ，最大光阑口径为６０ｍｍ，控温稳定性优于±００４℃／３０ｍｍ，腔壁温度均匀性优于００６℃（在均温区内），实验结果重复性好于００４℃     

H500型红外遥感定标高精度真空黑体辐射源的研制

对中国计量科学研究院研制的温度范围覆盖-93~220℃的H500型红外遥感定标高精度真空黑体辐射源进行了介绍。采用圆柱圆锥黑体腔和双层4段PID控温,在真空低背景(液氮冷却)环境下对该黑体进行了性能测试,在大气室温环境下,利用控制环境辐射反射比发射率测量方法测量了黑体空腔发射率和利用红外标准辐射温度计测量空腔底部温度均匀性等指标。实验结果表明,该黑体辐射源升温速率为1℃/min下,控制到温度点的稳定时间优于50 min,并且10 min内的温度稳定性在0.01℃以内;黑体温度设置在20℃、30℃和50℃下空腔发射率的测量结果分别为0.9965、0.9966和0.9963;其黑体底部温度均匀性优于0.03℃;在整个温度区域内扩展不确定度优于0.1℃(k=2)。     

氟利昂热管黑体辐射源性能实验研究

为了满足机场、车站等红外筛检仪器辐射温度现场校准的要求,文章介绍了一种氟利昂热管黑体辐射源。黑体辐射源空腔形状为圆柱-圆锥形,空腔长100 mm,锥角为120腔,法向平均有效发射率计算值为0.995。利用TRT2辐射温度计对黑体辐射源腔底进行辐射温度测量,对热管进行不同角度的倾斜,测得的黑体辐射源温度稳定性优于0.2℃,氟利昂热管空腔内均匀性优于0.2℃,可以满足现场校准需求。     

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320～500K,黑体空腔开口直径为50mm,空腔深度为260mm,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335～500K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0.15K,40min内温度稳定性优于0.03K。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0.04K。     

100～400K真空红外亮温标准黑体辐射源研制

介绍了中国计量科学研究院研制的100~400K真空红外亮温标准黑体辐射源的工作原理、结构、性能测试方法及测试结果。黑体辐射源通过液氮制冷与3温区控制实现了100~400K范围内的温度控制。在真空环境下,测试了其在温度范围100~400K轴向温度均匀性、底部温度稳定性等技术指标,结果表明均匀性优于0.120K,控温稳定性优于0.020K/20min;在室温大气环境下,利用基于控制环境辐射的发射率测量方法测量了黑体空腔发射率,空腔法向发射率为0.9998。采用基于蒙特卡罗黑体发射率仿真计算方法分析轴向温度均匀性对空腔发射率的影响,分析了标准黑体辐射源的不确定度来源,在8~16 μm波长亮度温度的合成标准不确定度优于0.030K。     

高温黑体辐射源的性能考核

正一、引言本文就检定辐射温度计的主要设备高温黑体辐射源的性能进行了考核,以广州日奇电子有限公司生产的R-1600球型腔黑体源为例,详细介绍了考核黑体辐射源各整百度点的控温稳定性、均匀性和校准重复性的实验过程,总结、归纳和分析了实验。二、高温黑体辐射源各整百度点控温稳定性考核实验通常辐射源的控温稳定性是指"辐射源在稳定下,10min内温度测量值的最大值与最小值之差,其测温间隔为1min"。将高温黑体辐射源从800℃开始,按     

标准黑体源用铜-R134a热管研制及均温性实验研究

针对热管倾斜放置时均温性恶化的情况,改进了黑体源热管结构,设计了一个标准黑体源用铜-R134a热管并进行了实验研究,测试了倾角、运行温度及充液量对其均温性的影响。以区域温度的标准差作为热管均匀性的衡量标准,实验发现倾角小于45°情况下,该热管倾斜的角度对热管温度的均匀性影响不大;热管温度均匀性随着热管运行温度的升高而逐渐变差;当热管运行温度在40～50 ℃时,热管温度均匀性随充液量变化不大。     

低温标准黑体辐射源的性能研究

利用半导体制冷技术与热管技术,研制了低温达-30 ℃的新型低温黑体辐射源。通过实验得到其温度稳定性优于0.02 ℃/20min,均温区腔壁的轴向温度均匀性优于0.3 ℃,热管空腔有效发射率计算值大于0.999 2。利用基于光线跟踪技术的Monte Carlo方法,计算得出该热管空腔发射率从中心到边缘位置的变化规律为逐渐减小的趋势,发射率的平均变化率仅为0.06‰,说明轴向温场均匀性对法向平均有效发射率的影响较小。     

三段控温技术在黑体辐射源中的应用

黑体辐射源常用的是单段控温方式,其存在黑体腔体前段和后段温区均匀性差的缺陷。文章基于三段控温设计方案,在单段控温的基础上将黑体空腔恒温区重新划分为可以分别独立控制的前段、中段和后段3个区域及其相应的3组温度控制模块。通过合理选择传感器、消除测量系统误差、设定仪表控制参数、减少各区域相互干扰以及增加外套管等措施,显著改善了黑体源的温度计量性能,并通过试验来比较、验证三段控温的实际效果。     

红外高光谱大气探测仪星载固定点黑体辐射源的研制

介绍了中国计量科学研究院为风云三号05星红外高光谱大气探测仪研制的微型镓固定点星载黑体辐射源。设计了黑体辐射源空腔,其有效发射率优于0.997。针对星载固定点黑体辐射源的结构设计和性能测试展开了研究:星载固定点黑体辐射源17 ℃的温度均匀性仿真结果优于0.01℃;黑体辐射源在真空下均匀性优于0.02 ℃,稳定性优于0.002 ℃(90 min内);在通过满足航天应用的力学冲击等实验后,镓固定点的复现性优于0.03 ℃;微型固定点相变温坪复现实验加热功率与拐点值之间存在较好的线性关系。     

改进型封装固定点黑体在辐射测温中的应用

为了延长固定点黑体容器使用寿命和简化使用流程,依据热管黑体和传统石墨坩埚黑体的设计使用经验,研制了改进型封装固定点黑体。针对所研制的锡固定点黑体分别用二等标准铂电阻和传递辐射温度计开展复现测试。改进型封装固定点黑体在经历20余次熔凝循环后,没有出现破裂和金属泄露现象。用标准铂电阻复现多次的平均值为231.909℃,扩展不确定度为0.015℃(k=2);而用固定点黑体校准传递辐射温度计的多次平均值为231.85℃,扩展不确定度为0.096℃(k=2)。     

A High-Emissivity Blackbody with Large Aperture for Radiometric Calibration at Low-Temperature

A newly designed high-emissivity cylindrical blackbody source with a large diameter aperture (54 mm), an internal triangular-grooved surface, and concentric grooves on the bottom surface was immersed in a temperature-controlled, stirred-liquid bath. The stirred-liquid bath can be stabilized to better than 0.05°C at temperatures between 30 °C and 70 °C, with traceability to the ITS-90 through a platinum resistance thermometer (PRT) calibrated at the fixed points of indium, gallium, and the water triple point. The temperature uniformity of the blackbody from the bottom to the front of the cavity is better than 0.05 % of the operating temperature (in °C). The heat loss of the cavity is less than 0.03 % of the operating temperature as determined with a radiation thermometer by removing an insulating lid without the gas purge operating. Optical ray tracing with a Monte Carlo method (STEEP 3) indicated that the effective emissivity of this blackbody cavity is very close to unity. The size-of-source effect (SSE) of the radiation thermometer and the effective emissivity of the blackbody were considered in evaluating the uncertainty of the blackbody. The blackbody uncertainty budget and performance are described in this paper.     

200 ℃以下红外温度计校准的相关研究

研制了一种可用于200 ℃以下的红外温度计校准的标准黑体辐射源。应用3种不同方法的计算,得到的黑体空腔的有效发射率均在0.997以上。通过一系列的试验,得出工作距离与环境温度是2个重要影响因素,给出了校准中的最佳工作距离,并指出保持温度计环境温度恒定的重要性。     

新型空腔式黑体辐射源设计及不确定度评定

为促进恒温槽内空腔黑体与载热工质之间的热交换,提出了一种附加被动扰流装置的黑体空腔辐射源的设计方法.通过新设计的空腔外壁微扰动结构,对载热工质施加干扰,使流体热边界层破坏并再生,利用热边界层初段传热强度高的原理强化传热.此设计既可以提高换热系数,又可以增加换热面积,减少空腔与载热工质达到热平衡所需的时间.对新型的耳温计...     

红外耳温计分度方法及数据分析

研制了一种专门用于红外耳温计分度的双孔黑体空腔,并用研制的黑体空腔对红外耳温计在37℃和41℃进行了分度实验.实验结果表明,此黑体空腔的空腔发射率已达到0.999,完全能作为红外耳温计分度的标准辐射源.最后对实验结果进行了不确定度的评定.     

Research on H500-Type High-Precision Vacuum Blackbody as a Calibration Standard for Infrared Remote Sensing

Based on the calibration requirements of vacuum low background aerospace infrared remote sensing radiance temperature, a high-precision vacuum blackbody (H500 type) is developed for the temperature range from ??93 °C to +?220 °C at the National Institute of Metrology, China. In this paper, the structure and the temperature control system of H500 are introduced, and its performance, such as heating rate and stabilization of temperature control, is tested under the vacuum and low-background condition (liquid-nitrogen-cooled shroud). At room temperature and atmospheric environment, the major technical parameters of this blackbody, such as emissivity and uniformity, are measured. The measurement principle of blackbody emissivity is based on the control of surrounding radiation. Temperature uniformity at the cavity bottom is measured using a standard infrared radiation thermometer. When the heating rate is 1 °C min^?1, the time required for the temperature to stabilize is less than 50 min, and within 10 min, the variation in temperature is less than 0.01 °C. The emissivity value of the blackbody is higher than 0.996. Temperature uniformity at the bottom of the blackbody cavity is less than 0.03 °C. The uncertainty is less than 0.1 °C (k?=?2) over the temperature range from ??93 °C to +?67 °C.