500 K～1 000 K黑體輻射源規(guī)范

JJG309—201124.3有效發(fā)射率effectiveemissivity若黑體在有效腔長內(nèi)其溫度分布是均勻的，其輻射出射度與同溫度下理想黑體的輻射出射度之比值稱為有效發(fā)射率04.4等效發(fā)射率equivalentemissivity若黑體在有效腔長內(nèi)其溫度分布有一定的溫度梯度，其輻射出射度與同溫度下理想黑體的輻射出射度之比值稱為等效發(fā)射率05計量性能要求計量性能要求見表10表1計量性能要求序號檢定項目技術(shù)指標工作基準黑體標準黑體工作黑體1黑體腔幾何參量有效輻射面直徑>20mm>20mm>12mm腔長比L/R（L為腔的總長度，R為腔開口半徑）>10>10>5同軸度偏差（有效輻射面中心、腔的開口中心、黑體前表面開口中心）三0.5mm三0.5mm三0.5mm2黑體的溫度特性在達到溫度穩(wěn)定后，其溫度T的穩(wěn)定性三0.0002T/h三0.0002T/h三0.001T/h腔體的有效輻射面其溫度T的均勻性三0.0005T三0.0005T三0.0002T腔體縱向溫度T的均勻性三0.001T（2/3L內(nèi)）三0.001T（2/3L內(nèi)）三0.01T（1/2L內(nèi)）3黑體的輻射特性實測有效發(fā)射率>0.999>0.99>0.97在檢定周期內(nèi)，實測有效發(fā)射率的變化三0.01三0.01三0.024表面溫差前端表面溫度與環(huán)境溫度的差值ΔT三10K三10K三10K6通用技術(shù)要求6.1外觀6.1.1應(yīng)有銘牌，銘牌上有名稱、生產(chǎn)廠家、型號、編號等06.1.2腔體內(nèi)表面氧化膜或涂料無明顯剝落和污染06.1.3應(yīng)具有腔形結(jié)構(gòu)圖，并標明具體尺寸和有效輻射面的位置06.2工作正常性檢查JJG309—201136.2.1水冷式的水管無漏水，風冷式的風扇應(yīng)無震動和異常聲響。6.2.2通電加溫后殼體和空腔體不得帶電，腔內(nèi)無水汽或揮發(fā)物出現(xiàn)。7計量器具控制7.1檢定環(huán)境條件實驗室應(yīng)為暗室，無強空氣對流；室內(nèi)環(huán)境溫度為（20士2）校，相對濕度三80%；無強電磁干擾和振動。7.2主要檢定設(shè)備主要檢定設(shè)備見表2。表2檢定設(shè)備序號設(shè)備名稱技術(shù)指標要求1工作基準黑體一套（檢標準黑體）滿足表1中所列的各項指標2標準黑體一套（檢工作黑體）滿足表1中所列的各項指標3溫度控制器一臺控溫穩(wěn)定性優(yōu)于0.1K/h，顯示分辨力0.1K4一等標準鉗電阻溫度計測溫不確定度優(yōu)于2mK~30mK（k—2）5一等標準鉗銬10-鉗熱電偶兩支測溫不確定度優(yōu)于0.6K（k—3）5數(shù)字電阻測量儀分辨率0.1mΩ,符合0.001%級數(shù)表要求6數(shù)字電壓表一臺分辨率0.1μv，符合0.002%級數(shù)字電壓表的指標7表面溫度計一支最小分度值0.1K，示值范圍273K~330K8輻射亮度計一臺光譜響應(yīng)范圍1μm~25μm，具有近似平坦的響應(yīng)曲線，視場角三1。7.3輔助檢定設(shè)備7.3.1水冷開關(guān)一個。7.3.2水冷擋屏一套。7.3.3水三相點杜瓦瓶兩個。7.3.4光路調(diào)整器具：a）框式水平儀一臺，精度：0.02mm/m~0.05mm/m；b）光學水準儀兩臺，擴展不確定度為0.2’（k—2c）刻度間隔為0.1mm的玻璃分劃板兩個；d）激光器，發(fā)射角小于0.5mrad。7.4檢定項目和檢定方法7.4.1檢定項目檢定項目見表3。JJG；09—201152）啟動移動工作臺，使標準黑體逐漸到達測量系統(tǒng)的主光軸附近。3）通過光學水準儀1觀察，調(diào)整移動工作臺，使標準黑體的光軸與測量系統(tǒng)的主光軸重合，鎖緊一切可移動的部件。4）啟動移動工作臺，使標準黑體逐漸移開光軸而被檢黑體逐漸移至測量系統(tǒng)主光軸附近。5）通過光學水準儀1觀察，調(diào)整移動工作臺，使被檢黑體的光軸與測量系統(tǒng)的主光軸重合。6）啟動移動工作臺使標準和被檢黑體位于測量系統(tǒng)光軸之外。7）取出輻射亮度計，安裝到光軌上的多維可調(diào)支架上，利用玻璃分劃板通過輻射亮度計目鏡觀察，調(diào)節(jié)支架將輻射亮度計的光軸調(diào)到與測量主光軸重合。如輻射亮度計無目鏡觀察系統(tǒng)，則通過光學水準儀13來觀察，將輻射亮度計的光軸調(diào)到與測量主光軸基本一致。d）開啟冷卻水源或冷卻風扇電源，使黑體外殼冷卻。e）開啟控溫儀電源，把標準黑體和被檢黑體設(shè)置在同一工作溫度點。將一等標準熱電偶放置于空腔內(nèi)測溫參考點處，并適當固定，使熱電偶測溫點與腔壁有良好的熱接觸。f）開啟兩黑體的加熱電源，在控溫儀控制下升溫。當兩黑體穩(wěn)定地工作在設(shè)置溫度上時，通過測溫熱電偶測出兩黑體的有效輻射面處的真實溫度。當Ts一Tt5K，記下測量的溫度值Ts和Tt，此時可以進行正式測量。7.4.2.2黑體前端表面溫度與環(huán)境溫度差值的測量在黑體前端表面離黑體出射孔邊緣15mm處，取上下左右四個溫度測定點，利用點接觸表面溫度計分別測量4點的溫度，取其最大值Tmax作為前表面溫度記錄于附錄表B.1中，同時記錄環(huán)境溫度To。7.4.2.3黑體溫度準確性和穩(wěn)定性的測量將標準熱電偶測溫頭固定在黑體有效輻射面的測溫參考點處，并保持良好的熱接觸，其冷端插入水三相點杜瓦瓶中。連接電測儀表。等溫度穩(wěn)定后，測量熱電偶的溫差電動勢，記錄于附錄表B.2中。每5min進行一次測量，連續(xù)測量1h。7.4.2.4有效輻射面溫度均勻性的測量根據(jù)被檢黑體的幾何形狀，在有效輻射面后相應(yīng)的腔體表面上選取6個不同部位進行溫度測量，記錄于附錄表B.3中。7.4.2.5有效腔長區(qū)域內(nèi)縱向溫度分布均勻性的測量根據(jù)被檢黑體的幾何形狀，用熱電偶從腔底向開口方向逐步移動進行溫度測量，移動的間距為5mm。每移動一次測量點，需等測溫熱電偶輸出充分穩(wěn)定后（約1omin在附錄表B.4中記錄溫度T的溫差電動勢U。如此逐點測量，直至2/3腔長處。7.4.2.6黑體有效發(fā)射率的測量1）啟動移動工作臺，使標準黑體到達光路調(diào)整時預設(shè)的位置。2）開啟輻射亮度計，預熱1omin。3）標準黑體定位后，測定腔體有效輻射面參考點的溫度Ts，緩慢抽出測溫熱電JJG3?9—2?116偶。打開水冷擋屏。4）打開輻射亮度計的鏡頭蓋連續(xù)采樣1min記下讀數(shù)Ls；關(guān)閉水冷擋屏。等待2min后打開水冷擋屏再次進行輻射亮度值Ls測定。如此循環(huán)5~7次記錄下各次測定輻射亮度值Ls。5）參照7.4.2.61）~4）的操作對被檢黑體進行測量記錄腔體有效輻射面參考點的溫度Tt和輻射亮度值Lt。6）若因外界因素干擾或測量過程中有誤動作則需重復7.4.2.61）~5）的測量。7）測量結(jié)束按黑體具體使用要求讓其自然降溫監(jiān)測溫度儀繼續(xù)工作其他儀器則切斷電源。待爐溫降至450K以下時關(guān)閉冷卻裝置和監(jiān)測溫度儀表的電源。7.4.2.7檢定數(shù)據(jù)處理7.4.2.7.1前端表面溫度與環(huán)境溫度的差值將附錄表B.1中記錄的前表面溫度各點溫度中最大值Tmax與環(huán)境溫度T0相減得到二者溫度差ΔT—Tmax—T0ΔT10K判定合格。7.4.2.7.2黑體溫度穩(wěn)定性根據(jù)7.4.2.3的方法所測量的數(shù)據(jù)找出1h溫度測量的最大差值即與溫度平均值的最大差值ΔTmax—|T—Ti|max作為黑體溫度穩(wěn)定性對于標準黑體ΔTmax三0.0002T判定合格對于工作黑體ΔTmax三0.001T判定合格。7.4.2.7.3有效輻射面溫度的均勻性根據(jù)7.4.2.4方法所測量的數(shù)據(jù)取6點溫度間的最大差值ΔTmax—|T—Ti|max作為有效輻射面溫度均勻性對于標準黑體ΔTmax三0.0005T判定合格對于工作黑體ΔTmax三0.001T判定合格。7.4.2.7.4有效腔長區(qū)域內(nèi)縱向溫度分布均勻性根據(jù)7.4.2.5方法所測量的數(shù)據(jù)取各點溫度間的最大差值ΔTmax—|T—Ti|max作為有效腔長區(qū)域內(nèi)縱向溫度分布均勻性對于標準黑體ΔTmax三0.001T判定合格對于工作黑體ΔTmax三0.01T判定合格。7.4.2.7.5黑體有效發(fā)射率根據(jù)7.4.2.64）條測量所記錄的數(shù)據(jù)計算標準黑體輻射亮度值的平均值Ls腔 體有效輻射面溫度的平均值Ts和測量值相對標準偏差SLST。 ss 根據(jù)7.4.2.65）條測量所記錄的數(shù)據(jù)計算被檢黑體輻射亮度值的平均值Lt腔 體有效輻射面溫度的平均值Tt和測量值相對標準偏差SLST。tt將LsTs和LtTt值代入式（1）計算出被檢黑體的有效發(fā)射率εt：εt—εs式中：εs一一一標準黑體的有效發(fā)射率。LtTs4LsTt4對測量的發(fā)射率εt對于標準黑體當εt>0.99判定合格；對于工作黑體當εt>0.97判定合格。JJG309—201177.5檢定結(jié)果處理按本規(guī)程要求檢定合格的黑體發(fā)給檢定證書；不合格的黑體發(fā)給檢定結(jié)果通知書，并指出不合格項。7.6檢定周期標準黑體的檢定周期為2年，工作黑體的檢定周期為1年。JJG309—20118附錄A測量不確定度評定在檢定黑體的發(fā)射率時采取與高一級的標準黑體進行對比測量按照相對輻射測量來計算被檢黑體的發(fā)射率可得：uεt—u十u十u十u十u（A.1）A.1u1為上一級黑體的發(fā)射率的不確定度按傳遞要求為0.1%。u1—u(εs）/εs（A.2）A.2u2為被檢黑體的輻亮度Lt的測量不確定度。u2—u（Lt）/Lt（A.3）A.3u3為標準黑體的輻亮度Ls的測量不確定度。u3—u（Ls）/Ls（A.4）由于采用對比法輻射亮度是相對測量因此u2u3只需考慮測量數(shù)據(jù)的標準偏差。A.4u4為被檢黑體的有效輻射面溫度的測量不確定度。u4—4[u（Tt）/Tt]（A.5） 其中一等標準鉗電阻溫度計（一200校~630.74校）的傳遞不確定度為2mk~30mk考慮到擴展不確定度的包含因子k—2則標準不確定度為1mk~15mk即一等鉗銬10-鉗熱電偶（419.58校~1084.88校）的傳遞不確定度為0.6k考慮到擴展不確定度的包含因子k—3則標準不確定度為0.2k即—0.22十（Tti—Tt）2（A.7）A.5u5為標準黑體的有效輻射面溫度的測量不確定度。u5—4[u（Ts）/Ts]（A.8） 其中一等標準鉗電阻溫度計（一200校~630.74校）的傳遞不確定度為2mk~30mk考慮到擴展不確定度的包含因子k—2則標準不確定度為1mk~15mk即—0.0152十（Tsi—Ts）2一等鉗銬10-鉗熱電偶（419.58校~1084.88校）的傳遞不確定度為0.6k考慮到擴展不確定度的包含因子k—3則標準不確定度為0.2k即—0.22十（Tsi—Ts）2A.6將上述公式代入式（A.1）即可得到合成不確定度uε。取k—2則tUε—kuεtt即可給出檢定結(jié)果的擴展不確定度。JJG309—20119附錄B500K~1000K黑體輻射源檢定記錄格式表B.1外觀及前表面溫度實驗記錄儀器名稱出廠編號型號規(guī)格送檢單位黑體設(shè)置溫度/K送檢日期外觀檢查前表面溫度TmAX/K環(huán)境溫度To/K表面溫升ΔT/K腔形幾何尺寸相對濕度檢定員核驗員檢定日期表B.2發(fā)射率實驗記錄型號規(guī)格出廠編號名義溫度/K黑體分類序號記錄時間標準黑體工作溫度標準黑體輻亮度序號記錄時間被檢黑體實測溫度被檢黑體輻亮度Us/mvT