對輻射溫度計的校準、檢定,通常采用比較法,就是通過高穩(wěn)定度的輻射源(通常為黑體輻射源)和其他配套設備,將標準器所復現(xiàn)的溫度與被檢輻射溫度計所復現(xiàn)的溫度進行比較,以判斷其是否合格或給出校準結(jié)果。
在校準、檢定工作中,輻射源一般在-60~1 200 ℃(或1 600 ℃)范圍內(nèi)可用開口式中、低溫黑體爐,1200 (或1 600 ℃)~3 200 ℃采用抽真空并充惰性氣體保護的高溫黑體爐。標準器分別為二等標準熱電偶(二等標準鉑電阻溫度計)和標準光學(光電)高溫計。
目前,國家檢定系統(tǒng)表上3200 ℃以上部分沒有相應的傳遞系統(tǒng)。但是,根據(jù)型號任務的需要,有些單位已經(jīng)研制、使用了測溫上限超過3200 ℃的輻射溫度計。對這些溫度計進行校準、檢定時,輻射熱源作為標準與被檢之間的比較介質(zhì)是非常重要的。其主要技術指標為 :溫度范圍、穩(wěn)定度和有效發(fā)射率。現(xiàn)在的黑體輻射源通常為黑體爐,在現(xiàn)有的技術條件下,由于受制造加熱器、黑體空腔的材料耐溫性限制,其溫度范圍只能達到-60~3200 ℃ ,無法用于檢定測溫上限超過3200 ℃的輻射溫度計。
黑體的主要功能是產(chǎn)生一定溫度下的標準輻射。因此在溫度計量中主要用于檢定各種輻射溫度計,如光學高溫計、紅外溫度計、紅外熱像儀等。
隨著科學技術的發(fā)展,黑體的用途已經(jīng)不局限于在溫度計量方面的應用了。在光學方面,已經(jīng)普遍采用黑體作為標準輻射源和標準背景光源。在測量領域里,黑體已經(jīng)用于測量材料的光譜發(fā)射、吸收和反射特性。在高能物理的研究中,黑體已經(jīng)用作為產(chǎn)生中子源。
不同的用途對黑體的要求是不一樣的。在溫度計量領域,主要是利用黑體輻射和溫度的對應關系,因此要求黑體的發(fā)射率越高越好。要求黑體的輻射能量按照光譜分布(也就是黑體光譜輻射能量、也稱為單色能量)都能符合普朗克定律,這樣我們在檢定或校準輻射溫度計時,以黑體的溫度(或標準輻射溫度計)的示值,來修正輻射溫度計的偏差。因此在選擇黑體時通常是選擇發(fā)射率較高的腔式黑體,同時也要注意黑體腔口直徑,溫度均勻性和輻射溫度不確定度。
在光學應用中,通常要求輻射源的輻射面積較大,但是溫度不高,只關注輻射面的溫度均勻性而不一定關注輻射能量與溫度對應的準確性,因此選擇面源黑體較多。但隨著科學技術的發(fā)展,現(xiàn)在光學應用中也已經(jīng)用到大口徑的高溫黑體,但對發(fā)射率的要求可以低一點,達到0.98以上即可,像某些腔室黑體的直徑可以達到65mm,發(fā)射率達到了0.995,也非常適合做紅外的校驗。
對于測試和研究中所采用的黑體,是根據(jù)需要設計,種類繁多。用于材料光譜發(fā)射率測量的黑體,是一個界于腔式黑體和面源黑體之間的黑體,發(fā)射面只有 Φ10mm。用于輻射溫度儀器中定點校準用的黑體,是一個定溫度的輻射能量很穩(wěn)定的光源。在國防軍工系統(tǒng)使用的黑體中最小只有小手指大,因此稱為指狀黑體;為了模擬目標,在一個平面上分隔成多個不同溫度區(qū)域的專用面源黑體稱為目標模擬器。等等。
北京永士達研發(fā)生產(chǎn)的黑體系列產(chǎn)品可以很好的滿足上述的商業(yè)及科研應用,歡迎來電來函咨詢。