红外辐射温度计瞄准的平面辐射源模型

用典型红外辐射温度计的辐射源尺寸效应的实验数据说明不同测量条件下的检定/校准结果的差异可能为其最大允许误差绝对值的数倍。提出具有明确测量条件的平面辐射源瞄准模型和以辐射源前置光阑的方式对于不同空腔黑体辐射源实现相同的等效平面源直径的方法,提出了对光阑的技术特性和放置距离要求,分析表明低温辐射源对光阑的冷却作用可能引起不可忽略的示值降低。采用等效平面源模型的实验结果表明以不同几何条件的空腔黑体辐射源可得到一致的检定结果。讨论了应用平面辐射源模型可能遇到的实际技术问题和解决的对策。     

铯、钠热管标准黑体辐射源研制及性能评价

介绍了中国计量科学研究院研制的270～1 000 ℃标准黑体辐射源,其中包括270～600 ℃铯热管黑体源和500～1 000 ℃钠热管黑体源、温度标准器和数据采集系统。对铯、钠热管标准黑体辐射源进行性能测试,包括三段控温管式炉温场均匀性,黑体辐射源控温稳定性,黑体空腔轴向温度均匀性,黑体空腔口部辐射温度均匀性和热管测温孔内温度均匀性等。铯、钠热管标准黑体辐射源在整个温度区域内合成标准不确定度为0.09～0.13 ℃（k=2）。     

蒸汽焓流量计量标准实验研究

工业蒸汽的热能计量需要解决干度测量和热能相关量值溯源等计量基础问题.在本文中,研究了焓流量计量标准蒸汽源.阐述了蒸汽焓流量的计量方法,基于热力学建立了蒸汽源焓流量与干度等参数量值确定的理论模型.介绍了焓流量计量标准实验装置的组成、对过热蒸汽加湿以获得湿蒸汽的设计方案和温度、压力、流量参数的测量方法.本装置可在DN50和DN80管路提供0.3～0.9 MPa、7～70 m/s的过热蒸汽流和0.85～1.00干度的饱和蒸气流,并能确定蒸汽源的干度、质量流量和体积流量、焓流量等量值,焓流量、干度和流量稳定性分别优于2%、0.5%和2%,扩展不确定度分别为0.8%、1%和0.5%.对实验装置性能和实验结果进行了讨论.该装置可用于蒸汽热能计量仪表的模型研究和性能试验.     

确定量值比对参考值的准则

参考值是多实验室计量标准或测量仪表量值比对的关键结果。由于比对的多样性和复杂性,参考值的确定一直是比对研究的重点之一。从比对量值的溯源性出发,分析了比对量值的独立性,提出内部复现量值、独立溯源量值和非独立溯源量值的概念;基于不确定度和相关性分析,得出确定计量量值比对最佳估计值——比对参考值的准则;提出不同独立量值来源情况下确定参考值的通用方法。     

辐射温度计的等效波长及其应用

经典的有效波长和亮度温度理论仅适用于高温测量等可忽略环境辐射影响的场合.考虑了环境辐射影响,基于中值定理推导并定义等效波长,用于简化测温数学模型.用有效辐射和等效波长概念定义单色和带通辐射温度计的测量结果--亮度温度.阐述了等效波长的计算方法.利用矩形带通光谱响应近似模型,解决了难以测定光谱响应度的宽带辐射温度计的等效波长计算问题.针对(8～14)μm宽带辐射温度计计算了等效波长,可简化计算和不确定度评定.在应用实例中分析了黑体辐射源发射率对宽带辐射温度计校准的影响和用黑体辐射源直接校准发射率设定值为0.95的宽带辐射温度计的方法误差.     

湿蒸汽热能计量的实验研究

对可调干度蒸汽热能计量标准实验装置中蒸汽流干度和焓的计量进行实验研究.基于开口系热力学定律建立干度调节理论模型,采用一级加湿形成微过热度干蒸汽;二级加湿来调节和确定湿蒸汽干度量值;对压力、温度测量系统及加湿系统进行了改进,并对实验中漏热和热平衡进行理论建模与实验研究,采用两级加湿消除管线截面的温度梯度.实现了DN50和DN80两条管线上不同压力和流速条件下干度(0.85～1)可调与量值的确定,干度量值不确定度为1%(k=2).     

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。     

光电高温计的不同设计对辐射源尺寸效应的影响

辐射源尺寸效应是影响光电高温计分度与测温不确定度的重要因素之一，本文设计了专门进行辐射源尺寸效应实验的光电高温计。采用间接法分别对MgF2和AR14两种镀膜物镜、不同直径孔径光阑和光阑位置对光电高温计辐射源尺寸效应的影响进行了实验测量。辐射源直径为50mm时，该光电高温计的辐射源尺寸效应小于2×10^-4，具体数值与物镜表面反射比有关，与孔径光阑位置无关。     

大口径高发射率水热管标准黑体辐射源

为满足国内黑体辐射源亮度温度的溯源需求,中国计量科学研究院研制了50~270℃大口径高发射率水热管标准黑体辐射源。本文介绍了水热管黑体辐射源的研制、性能测试和不确定度。利用Monte Carlo方法研究了圆柱形空腔内壁V槽角度对空腔法向有效发射率的影响。设计了圆柱形空腔,内壁加工31°角的1 mm深V形槽,喷涂高发射率Pyromark 1200黑漆,空腔开口74 mm,腔深520 mm,法向有效发射率优于0.999 8,实现了黑体源空腔在大口径条件下的高发射率。设计了基于PID控制的黑体辐射源温度控制系统和高精度的黑体辐射源空腔温度测量系统。水热管黑体辐射源的温度稳定性为0.04℃/20 min,空腔底部有效亮度温度均匀性为0.08℃,有效亮度温度扩展不确定度为0.036~0.104℃。建立了基于变温黑体辐射源的国家亮度温度标准。     

光栅单色仪的波长标定实验研究

采用具有线光谱的氖灯和汞灯的谱线为波长标准,研究精密双光栅单色仪的波长特性.进行了波长标定、重复性和稳定性实验,重复性为0.005 nm,稳定性为0.035 nm.给出了相同缝宽设置下波长标定的不确定度评定.实验结果表明,被标定单色仪的波长修正值与波长基本上呈线性关系,并由此确定线性拟合方程.发现单色仪波长误差与狭缝宽度设置有关,对精密测量有不可忽略的影响.