真空汞固定点黑体辐射源的设计与研制
发布时间：2021-06-26 13:28
介绍了中国计量科学研究院研制的真空汞固定点黑体辐射源的结构、工作原理、性能测试结果和不确定度分析。真空汞固定点黑体辐射源灌注的是纯度为99. 9999%的高纯汞,黑体空腔开口直径为25 mm,空腔内径为28 mm,深度为260 mm,表面喷涂了NEXTEL 811-21高发射率涂层,采用基于蒙特卡罗黑体发射率仿真计算的方法,计算了黑体空腔在波长为8～14μm的发射率,结果优于0. 9999;在真空环境下,测试了真空汞固定点黑体辐射源的温坪曲线和重复性等主要技术指标,结果表明真空汞固定点黑体辐射源温坪稳定性优于2 m K,多次重复性优于1 m K;分析了真空汞固定点黑体辐射源的不确定度来源,其合成标准不确定度为16 m K。
【文章来源】：计量学报. 2020,41(04)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
真空汞固定点黑体辐射源的整体设计方案
使用基于蒙特卡罗黑体发射率仿真软件STEEP3计算了黑体空腔法向发射率。根据黑体空腔尺寸建立黑体空腔模型，将黑体腔内壁表面喷涂的高发射率涂层(NEXTEL 811-21)的光谱发射率特性导入该黑体空腔涂层属性中。在8～14μm的波长范围内，黑体空腔等温时的法向发射率大于0.999 9。仿真计算结果如图2所示。3.2 汞黑体空腔发射率的测量
在中国计量科学研究院建立的基于控制环境辐射的发射率测量装置中测量汞黑体的空腔发射率[16,17]。此装置包含两种测量方式，第一种是通过红外辐射温度计(TRT)快速测量黑体8～14μm谱段的发射率;第二种是利用FTIR测量黑体的光谱发射率。该发射率测量装置主要包括放置在黑体腔开口前的常温(或高温)辐射板、降低杂散辐射的水冷光阑、平面反射镜、TRT、FTIR、电控平移台、精密测温仪(ASLF500)及计算机采集系统等。装置示意图如图3所示。此发射率测量装置工作在室温大气环境下。如图3所示，将汞固定点黑体安装于该装置的待测黑体位置，并瞄准汞固定点黑体空腔口部;使用TRT(或FTIR)测量汞黑体的辐射亮度信号，在汞固定点黑体前放置2个不同温度的高发射率的辐射板，通过电控平移台将2个辐射板交替移动于黑体正前方，即可实现控制环境辐射的黑体发射率测量。实验中通过测量汞固定点黑体反射的能量变化，计算出汞固定点黑体的反射率从而得到其发射率。实验流程为，将辐射板移动到黑体辐射源口部和水冷光阑之间，由TRT(FTIR)测得黑体辐射源的辐射信号，与此同时使用ASLF500采集汞固定点黑体、常温辐射板和高温辐射板的接触温度，并记录室温;如此反复测量10次。取10次结果的平均值为黑体空腔发射率。实验结果表明:TRT测量汞固定点黑体空腔发射率为0.999 7;光谱仪测量结果在波长为8～14μm的范围内优于0.999 8。
【参考文献】：
期刊论文
[1]真空低背景红外高光谱亮温计量标准装置研制[J]. 宋健,郝小鹏,丁雷,李凯,孙建平. 红外与激光工程. 2019(10)
[2]红外高光谱大气探测仪星载固定点黑体辐射源的研制[J]. 胡朝云,郝小鹏,宋健,文平,常稼强,顾明剑,丁雷. 计量学报. 2019(02)
[3]100～400 K真空红外亮温标准黑体辐射源研制[J]. 舒心,郝小鹏,宋健,原遵东,薛生虎,胡朝云. 计量学报. 2019(01)
[4]基于控制环境辐射的黑体辐射源发射率测量方法研究[J]. 宋健,郝小鹏,原遵东,刘曾林,许敏,丁雷. 中国激光. 2015(09)
[5]风云卫星的红外遥感亮度温度国家计量标准装置[J]. 郝小鹏,宋健,孙建平,许敏,原遵东,刘曾林. 光学精密工程. 2015(07)
[6]发射率影响修正近似公式及其适用性分析[J]. 原遵东,陈桂生. 计量技术. 2013 (04)
本文编号：3251431
【文章来源】：计量学报. 2020,41(04)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
真空汞固定点黑体辐射源的整体设计方案
使用基于蒙特卡罗黑体发射率仿真软件STEEP3计算了黑体空腔法向发射率。根据黑体空腔尺寸建立黑体空腔模型，将黑体腔内壁表面喷涂的高发射率涂层(NEXTEL 811-21)的光谱发射率特性导入该黑体空腔涂层属性中。在8～14μm的波长范围内，黑体空腔等温时的法向发射率大于0.999 9。仿真计算结果如图2所示。3.2 汞黑体空腔发射率的测量
在中国计量科学研究院建立的基于控制环境辐射的发射率测量装置中测量汞黑体的空腔发射率[16,17]。此装置包含两种测量方式，第一种是通过红外辐射温度计(TRT)快速测量黑体8～14μm谱段的发射率;第二种是利用FTIR测量黑体的光谱发射率。该发射率测量装置主要包括放置在黑体腔开口前的常温(或高温)辐射板、降低杂散辐射的水冷光阑、平面反射镜、TRT、FTIR、电控平移台、精密测温仪(ASLF500)及计算机采集系统等。装置示意图如图3所示。此发射率测量装置工作在室温大气环境下。如图3所示，将汞固定点黑体安装于该装置的待测黑体位置，并瞄准汞固定点黑体空腔口部;使用TRT(或FTIR)测量汞黑体的辐射亮度信号，在汞固定点黑体前放置2个不同温度的高发射率的辐射板，通过电控平移台将2个辐射板交替移动于黑体正前方，即可实现控制环境辐射的黑体发射率测量。实验中通过测量汞固定点黑体反射的能量变化，计算出汞固定点黑体的反射率从而得到其发射率。实验流程为，将辐射板移动到黑体辐射源口部和水冷光阑之间，由TRT(FTIR)测得黑体辐射源的辐射信号，与此同时使用ASLF500采集汞固定点黑体、常温辐射板和高温辐射板的接触温度，并记录室温;如此反复测量10次。取10次结果的平均值为黑体空腔发射率。实验结果表明:TRT测量汞固定点黑体空腔发射率为0.999 7;光谱仪测量结果在波长为8～14μm的范围内优于0.999 8。
【参考文献】：
期刊论文
[1]真空低背景红外高光谱亮温计量标准装置研制[J]. 宋健,郝小鹏,丁雷,李凯,孙建平. 红外与激光工程. 2019(10)
[2]红外高光谱大气探测仪星载固定点黑体辐射源的研制[J]. 胡朝云,郝小鹏,宋健,文平,常稼强,顾明剑,丁雷. 计量学报. 2019(02)
[3]100～400 K真空红外亮温标准黑体辐射源研制[J]. 舒心,郝小鹏,宋健,原遵东,薛生虎,胡朝云. 计量学报. 2019(01)
[4]基于控制环境辐射的黑体辐射源发射率测量方法研究[J]. 宋健,郝小鹏,原遵东,刘曾林,许敏,丁雷. 中国激光. 2015(09)
[5]风云卫星的红外遥感亮度温度国家计量标准装置[J]. 郝小鹏,宋健,孙建平,许敏,原遵东,刘曾林. 光学精密工程. 2015(07)
[6]发射率影响修正近似公式及其适用性分析[J]. 原遵东,陈桂生. 计量技术. 2013 (04)
本文编号：3251431
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