（-50～+90）℃黑體輻射源校準規(guī)范

JJF1080—20021-50~+90℃黑體輻射源校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于各種黑體輻射源的校準。黑體輻射源的工作溫度范圍為-50~+90℃,+90~+250℃黑體和其他類型的熱輻射源的校準可參照本規(guī)范執(zhí)行。2引用文獻JJG2093—1995常溫黑體輻射計量器具檢定系統(tǒng)使用本規(guī)范時,應(yīng)注意使用引用文獻的現(xiàn)行有效版本。3概述工作在-50~+90℃溫度范圍的黑體輻射源主要用于紅外探測元件、紅外儀器整機性能測試、紅外測溫儀、熱象儀校準等領(lǐng)域。黑體輻射源主要由黑體空腔、黑體空腔測溫、控溫元件或系統(tǒng)、保溫層及外殼等組成。常用的黑體空腔形狀有圓柱形、圓錐形、球形、圓柱加圓錐形、圓柱加倒錐形以及其他形狀;黑體空腔測溫和控溫元件可以是電阻溫度計或熱電偶溫度計;控溫系統(tǒng)可采用熱管法、恒溫液流法、電阻加熱法等。4計量特性4.1通用要求外形尺寸合理,結(jié)構(gòu)緊湊,裝配可靠;輻射面、腔體內(nèi)表面涂料均勻,氧化膜無明顯剝落,表面無劃痕;無漏水、漏電和其他異?，F(xiàn)象;黑體外殼與環(huán)境溫差不得超過10K。4.2計量要求有效發(fā)射率:≥0.92全輻射溫度測量范圍:-50~+90℃全輻射亮度測量范圍:45~320W·m25校準條件5.1標(biāo)準器及其他設(shè)備校準裝置設(shè)備圖參見附錄D。5.1.1-50~+90℃標(biāo)準黑體一臺,主要技術(shù)指標(biāo)為:黑體空腔直徑:>60mm空腔有效發(fā)射率:>0.999測溫不確定度(k=2):0.1KJJF1080—20022空腔控溫穩(wěn)定性:0.02K/15min5.1.2標(biāo)準水槽(+20~+90℃控溫)一臺5.1.3酒精低溫恒溫槽(-50~+20℃控溫)一臺5.1.4常溫黑體全輻射比較測量裝置一套主要包括紅外輻射計一臺,其噪聲等效輻射亮度為1.1×10-6W·cm-2·sr-1,噪聲等效溫度為0.01K。5.1.5微機控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一套5.2環(huán)境條件實驗室溫度:(20±5)℃,在每個樣品測量時間(約30min)內(nèi),實驗室溫度變化應(yīng)小于1℃。相對濕度:應(yīng)小于80%RH。6校準項目和校準方法6.1校準項目本校準項目包括待測黑體輻射源有效發(fā)射率εs、全輻射亮度Ls或全輻射溫度Ts的校準。黑體輻射源的工作溫度范圍為:-50~+90℃。6.2校準方法校準采用的是全輻射亮度比較法。6.2.1校準原理a)黑體輻射源的全輻射出射度Mb為:Mb=εσT(W·m-2)(1)式中:Tb—黑體有效輻射面的絕對溫度,K;ε黑體輻射源的有效發(fā)射率;b)常數(shù),σ=5.67032×10-8W·m-2·K-4。m-2·sr-1)·m-2·sr-1)·Lb(2)(3)待測黑體輻射源的全輻射亮度為:Ls=式中:Vs,Vb———分別為紅外輻射計對準待測黑體和標(biāo)準黑體時的響應(yīng)。c)黑體的有效輻射亮度為:Lb=λdλ(4)JJF1080—20023式中:Lλ—Lλ=c1為黑體的光譜輻射亮度(普朗克公式),c1,c2分別為第一、第二普朗克常數(shù);Sλ—紅外輻射計的光譜響應(yīng)函數(shù);λ光譜輻射波長。d)待測黑體的有效發(fā)射率εs按下式計算:εs===4(5)式中:Ls,Ms,Tsr———分別為待測黑體的全輻射亮度、全輻射出射度和全輻射溫度;Lb,Mb,Tb———分別為與待測黑體溫度相同的絕對黑體的全輻射亮度、全輻射出射度和絕對溫度。e)待測輻射源的全輻射出射度(全輻射亮度)與某絕對黑體相同時,此時絕對黑體的溫度即待測輻射源的全輻射溫度Ts。通過紅外輻射計分別測量標(biāo)準黑體和待測黑體或黑體輻射源的紅外響應(yīng)值,此紅外響應(yīng)值正比于標(biāo)準黑體或待測黑體的有效輻射亮度Lb或Ls。通過鉑電阻溫度計測得標(biāo)準黑體和待測黑體或黑體輻射源的電阻值Rb1和Rb2,用相應(yīng)程序計算出對應(yīng)的標(biāo)準黑體絕對溫度Tb1,Tb2和有效輻射亮度Lr1,Lr2,并計算Rs對應(yīng)的待測黑體全輻射溫度Ts。用式(2)將黑體或輻射源的有效輻射亮度轉(zhuǎn)換為全輻射亮度;將式(1)代入式(4),經(jīng)過變換用相應(yīng)程序計算出待測黑體的有效輻射亮度、全輻射溫度Tsr、全輻射亮度Ls就可得出待測黑體或輻射源的有效發(fā)射率εs。6.2.2校準步驟校準裝置圖參見附錄D。a)光路調(diào)整將標(biāo)準黑體、輻射陷阱和紅外輻射計都調(diào)整到校準光軸上,通過黑體平臺的移動,將待測黑體調(diào)整到校準光軸上。1)用置于輻射陷井口的?1光闌和分劃板把兩水準儀的光軸都調(diào)整到測量系統(tǒng)主光軸上。2)微機控制黑體平臺移動到最左端,調(diào)整標(biāo)準黑體中軸到系統(tǒng)主光軸上。3)微機控制黑體平臺移動到最右端,調(diào)整待測黑體中軸到系統(tǒng)主光軸上,并調(diào)整待測黑體前后位置,使它的腔口在光軸上的位置與標(biāo)準黑體腔口在主光軸上的位置相4)將待測黑體移出主光軸,調(diào)整紅外輻射計中軸到系統(tǒng)主光軸上。5)將黑體平臺移到最左端測量標(biāo)準黑體位置,調(diào)整紅外輻射計焦距到黑體腔口位b)聯(lián)接待測黑體電源、控溫器和通水管道JJF1080—20024c)校準操作1)打開紅外輻射計電源,調(diào)整到測量恒定輻射狀態(tài),預(yù)熱2h;2)啟動微機到工作狀態(tài),打開步進電機電源;3)打開兩臺數(shù)字多用表電源;4)控制待測黑體溫度到第一個測量溫度Tt;5)打開恒溫水槽電源和循環(huán)泵電源;6)調(diào)整恒溫水槽設(shè)定值,控制標(biāo)準黑體溫度到Tt-2(℃);7)把移動平臺移到最左端測量標(biāo)準黑體輻射信號位置;8)用測量控制程序中第一項功能,測量并記錄對準標(biāo)準黑體時紅外輻射計的響應(yīng)Vb1值(測量50次信號的平均值);9)測量并記錄標(biāo)準黑體鉑電阻溫度計電阻值Rb1;10)把移動平臺移到最右端測量待測黑體輻射信號位置。用測量控制程序測量并記錄對準待測黑體時紅外輻射計的響應(yīng)Vt1(測量50次信號的平均值);11)測量并記錄待測黑體的絕對溫度值Tt1或鉑電阻值Rt1;12)調(diào)整恒溫水槽設(shè)定值,控制標(biāo)準黑體溫度到Tb2;13)重復(fù)7)~9)測量操作,測量并記錄標(biāo)準黑體溫度為Tb2時紅外輻射計的響應(yīng)Vb2和Rb2;14)控制待測黑體溫度到其他待測溫度點Tti(i=1,2,…,n-1。n為待測點數(shù)),重復(fù)6)~13)的測量操作,測量出各組Vb1i,Rb1i,Vti,Tti(或Rti),Vb2i和Rb2i值;15)數(shù)據(jù)處理待全部測量完畢后統(tǒng)一進行。d)各待測點檢測完后按下列順序關(guān)閉測量設(shè)備1)關(guān)閉循環(huán)泵電源;2)關(guān)閉恒溫水槽電源;3)關(guān)閉微機和步進電機電源;4)關(guān)閉紅外輻射計電源;5)關(guān)閉兩臺數(shù)字多用表電源。7校準結(jié)果經(jīng)校準的-50~+90℃黑體輻射源發(fā)給校準證書,校準證書見附錄A。JJF1080—20025附錄A證書編號:第頁CertificateNo.PageofCalibrationCertificate送校者:Applicant送校者地址:Addressofapplicant器具名稱:Descriptionofdevice制造廠:Manufacturer型號/規(guī)格:出廠編號:Model/TypeSeriesNo.ReceiptDateYearMonthDay主管:校準專用章ApprovedbyStamp未經(jīng)授權(quán),不得部分復(fù)制本證書Thiscertificatecan’tbepartlycopiedwithoutauthorizationJJF1080—20026證書編號:第頁CertificateNo.Pageof校準所依據(jù)技術(shù)文件(代號、名稱):Referencedocumentsforthecalibration(Code,Name)校準所使用的主要計量器具:Mainequipmentofmeasurementusedinthecalibration名稱:Name出廠編號:SeriesNo.測量范圍:Measuringrange準確度/等級:Accuracy/Class證書編號:CertificateNo.有效期至:年月日Validbefore校準的環(huán)境條件:Environmentalconditioninthecalibration溫度:Temp.濕度:Moisture限制使用條件和測量范圍:Limitingconditioninuseandmeasuringrange7證書編號:第頁CertificateNo.PageofResultofCalibration黑體名稱和編號:黑體示值溫度/℃全輻射溫度/℃有效發(fā)射率測量結(jié)果的相對擴展不確定度TherelativeexpandeduncertaintyofmeasurementresultsCalibratedbyCheckedby注:在填寫校準結(jié)果時,如需要,可另加附件說明。Note:Fillingintheresultofcalibration,ifneedbe,mayaddtostatements.8附錄B-50~+90℃黑體輻射源校準原始記錄原始記錄編號:證書編號:送校單位:地址:郵編:電話:儀器名稱:型號規(guī)格:出廠編號:制造廠:外觀檢查:Tb=Vb=Rb=Tt=Vt=Ttt=Tb=Vb=Rb=Tt=Vt=Ttt=Tb=Vb=Rb=Tt=Vt=Ttt=Tb=Vb=Rb=Tt=Vt=Ttt=Tb=Vb=Rb=Tt=Vt=Ttt=Tb=Vb=Rb=Tt=Vt=Ttt=Tb=Vb=Rb=Tt=Vt=Ttt=Tb=Vb=Rb=Tt=Vt=Ttt=Tb=Vb=Rb=Tt=Vt=Ttt=Tb=Vb=Rb=Tt=Vt=Ttt=注:Tb為標(biāo)準黑體溫度;Rb為標(biāo)準黑體鉑電阻溫度計電阻值;Vb為對準標(biāo)準黑體時紅外輻射計響應(yīng);Tt為待測黑體(面源)溫度;Vt為對準待測黑體時紅外輻射計響應(yīng);Ttt為待測黑體(面源)的全輻射溫度。校準環(huán)境:溫度:℃相對濕度:%RH校準日期:年月日校準地點: