辐射温度计校准设备准标准黑体技术探讨

辐射温度计因其可以用非接触方式高精度、方便、快捷地测量物体温度的特点,而被越来越广泛地应用于钢铁、半导体和陶瓷等生产现场及各种设备和输电线路的检查维护等各个领域。近年来,辐射温度计的使用数量急剧增加,应用领域在不断扩大。标准黑体则是校准辐射温度计的主要设备,黑体的发射率直接影响校准结果。
1、黑体发射率
标准黑体腔口发射率高,腔口辐射能量随光谱分布均匀,在设定温度下能够产生标准辐射,故此,使用标准黑体校准辐射温度计。黑体发射率越高,校准结果就越准确。在国家检定规程JJG856-94、JJG415-2001和JJG67-2003中,都对黑体发射率做出了要求,对于检定500℃以下辐射温度计,要求黑体发射率ε>0.995,对于检定900℃以上的,要求ε>0.985。怎样测量黑体发射率呢?以下介绍的是用准确标定黑体辐射温度的方法来验证黑体发射率。
从表1中数据可以看出,黑体发射率越高,黑体辐射温度与标准辐射温度计偏差越小,反之越大;黑体发射率一定时,温度越高,偏差的数值越大;在同等温度、同等发射率(小于1)下,工作波长越长,偏差越大。
假设标准辐射温度计的工作波长为λ=3μm,黑体的发射率大于0.99,当黑体温度为600℃时,从表1可查到,标准辐射温度应该在598.41℃以上;当黑体温度为1000℃时,从表1可查到,标准辐射温度应该在996.69℃以上。

2、关于辐射温度计校准中存在的几个问题
2.1 辐射源的问题
使用老式黑体炉对红外温度计校准时,距离的远近,聚焦位置的微小变化,红外温度计的示值都会发生很大变化。因此,老式的黑体炉不适于用来校准红外温度计。
2.2 聚焦位置
如果是变焦距的辐射温度计,参照照相机的聚焦,使得所聚焦的位置清晰。如果是定焦距,只能按照产品说明书中给出的数据,实际量好尺寸,确定辐射温度计的放置位置,不少这类温度计上带光点,将光点对准辐射源。
2.3 黑体发射率问题
在校准辐射温度计时,将辐射温度计的测量发射率调节到1.如果标准源发射率接近1,如0.995,结果偏差很小,可以不修正。有些标准源发射率偏离1稍大一点,如0.99,可根据辐射温度计的工作波长,参照表1的数据修正。
2.4 被校准的辐射温度计的测量发射率不是1
辐射温度计中尤其是红外温度计。有一些测量发射频率固定为0.95或0.85,并且不可调,使用标准黑体源对这样的温度计进行校准,首先按照常规的校准方法进行校准,得出测量结果,然后对测量结果进行修正。修正公式参照公式(3)
不同的是式中的T2是黑体温度,T1是温度计在发射率确定为 时应该显示的温度。校准0.85和0.95固定发射频率的红外温度计时,可参照表2中的数据进行修正。
由于红外温度计的校准工作开展较晚,目前仍然在发展和完善中,笔者的理念和论述难免有误,此文仅供参考。
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国内做到1500℃以上的黑体

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