JJ.国家计量标准-JJF 1080-2002 -50~+90℃黑体辐射源校准规范.pdf
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1、冰 Fc7r F 中华人民共和国国家计量技术规范 J J F 1 0 8 0 - 2 0 0 2 一5 0 - - +9 0黑体辐射源 校 准 规 范 C a l i b r a t i o n S p e c i f i c a t i o n o f B l a c k b o d y R a d i a t o r s i n 一5 0 一 +9 0 2 0 0 2 一0 4 一1 5发布2 0 0 2 一0 7 一0 1实施 国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局发 布 工I F 1 08 0- 20 02 岌;,勺夕空, 广.。乙己.。-0-。.令 一5 0 - +9 0黑体
2、辐射源 校准规范 C a l i b r a t i o n S p e c i f i c a t i o n o f B l a c k b o d y R a d i a t o r s i n一5 0 一 + 9 0 J J F 1 0 8 0 - 2 0 0 2 、. o. o. o. o. o. o. o. o. o. o. o. o. . o. a 本规范经国家质量监督检验检疫总局于2 0 0 2年0 4月1 5日批准,并自 2 0 0 2 年 0 7 月 0 1日起施行。 归口单位 : 全国光学计量技术委员会 起草单位 : 中国计量科学研究院 本规范 由归 口单位负责解释 JJ
3、 F 1 08 0- 2 00 2 本规范主要起草人: 张建铺 霍超 ( 中国计量科学研究院) ( 中国计量科学研究院) J JF 1 08 0- 2 00 2 目录 1 范围。 。 ( 1 ) 2 引用文献 。 。 ( 1 ) 3 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) 4 计量特性 。 ( 1 ) 4 . 1 通用要求 。 。 ( 1 ) 4 . 2 计量要求 。 ( 1 ) 5 校准条件 。 。 , 。 ( 1) 5 . 1 标准器及其他设备 ( 1) 5 . 2 环境条件 ( 2 ) 6 校准项目和校准方
4、法 。 。 。 。 。 。 。 ( 2) 6 . 1 校准项目 ( 2 ) 6 . 2 校准方法 ( 2) 7 校准结果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .( 4) 附录 A 校准证书格式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .( 5) 附录 B 校准记录内容 ( 8) 附录C 不确定度评定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .( 9 ) 附录 D一 5 0 -9
6、 0黑体全辐射比较装置图 ( 1 0 ) J J F 1 08 0- 20 02 一5 0 - +9 0黑体辐射源校准规范 范 围 本规范适用于各种黑体辐射源的校准。黑体辐射源的工作温度范围为一5 0 一+9 0, +9 0 -+ 2 5 0黑体和其他类型的热辐射源的校准可参照本规范执行。 2 引用 文献 J J G 2 0 9 3 -1 9 9 5 常温黑体辐射计量器具检定系统 使用本规范时,应注意使用引用文献的现行有效版本。 3 概述 工作在 一 5 0 - - + 9 0 C温度范围的黑体辐射源主要用于红外探测元件、红外仪器整 机性能测试、红外测温仪、热象仪校准等领域。 黑体辐射源主要由
7、黑体空腔、黑体空腔测温、控温元件或系统、保温层及外壳等组 成。常用的黑体空腔形状有圆柱形、圆锥形、球形、圆柱加圆锥形、圆柱加倒锥形以及 其他形状;黑体空腔测温和控温元件可以是电阻温度计或热电偶温度计;控温系统可采 用热管法、恒温液流法、电阻加热法等。 4计f特性 4 . 1 通用要求 外形尺寸合理,结构紧凑,装配可靠 ;辐射面、腔体内表面涂料均匀,氧化膜无明 显剥落,表面无划痕;无漏水、漏电和其他异常现象;黑体外壳与环境温差不得超过 1 0 Ko 4 . 2 计量要求 有效发射率 :-O . 9 2 全辐射温度测量范围:一5 0 -+ 9 0 全辐射亮度测量范围:4 5 - - 3 2 0 W
8、- 衬 5校准条件 标准器及其他设备 校准装置设备图参见附录 D . 1 - 5 0 一十 9 0标准黑体一台,主要技术指标为: 黑体空腔直径:6 0 m m 空腔有效发射率:0 . 9 9 9 测温不确定度 ( k =2 ) : 0 . 1 K J JF 10 80-200 2 空腔控温稳定性 : 0 . 0 2 K / 1 5 m i n 5 . 1 . 2 标准水槽 ( + 2 0 一十9 0控温)一台 5 . 1 . 3 酒精低温恒温槽 ( 一 5 0 - +2 0控温)一台 5 . 1 . 4 常温黑体全辐射比较测量装置一套 主要包括红外辐射计一台, 其噪声等效辐射亮度为1 . 1
9、X 1 0 - 6 W- C m- 2 “ s : 一 ,噪 声 等 效温度为0 . 0 1 K a 5 . 1 . 5 微机控制的数据采集系统一套 5 . 2 环境条件 实验室温度:( 2 0 15 ),在每个样品测量时间 ( 约 3 0 m i n )内,实验室温度变化 应小于 1。 相对湿度 :应小于8 0 % R Ho 6校准项 目和校准方 法 6 . 1 校准项 目 本校准项目 包括待测黑体辐射源有效发射率 。 。 、 全辐射亮度 L , 或全辐射温度 T S 的校准。黑体辐射源的工作温度范围为:一5 0 -+9 0。 6 . 2 校准方法 校准采用的是全辐射亮度比较法。 6 . 2
10、 . 1 校准原理 a ) 黑体辐射源的全辐射出 射度M6 为: M, =E a T 之 ( w m - 2 ) ( 1 ) 式中:丁 b 黑体有效辐射面的绝对温 度, K ; 。 黑体辐射源的有效发射率; a 斯武藩一 玻尔兹曼常 数, Q = 5 . 6 7 0 3 2 x 1 0 一 “ W- m - 2 “ K b )黑体的全辐射亮度为: L卜丛 ( w , m - 2 . s r - 1 ) ( 2 ) 待测 黑体辐射 源的全辐 射亮度为 : L s 一 _V 5V 6 、 ( 3 ) 式中:V s , V , 分别为红外辐 射计对准待测黑体和标准黑体时的响应。 C )黑体的有效辐射
11、亮度为: : 。 一 L , S ,d A ( 4 ) J JF 1 080 - 20 02 式中:L , -L * 二。 1 2 e x 丁一 1 为黑体的光谱辐射亮度 ( 普朗克公式) , c i , 。 2 分别为第一、 第二普朗克常数 ; 5 ; 红外辐射计的 光谱响应函 数; A 光谱辐射波长。 d )待测黑体的 有效发射率 。 , 按下式计算: _L s _M , _ ( 擎) a 一 ”LbM b、16 ( 5 ) 式中:L s , Ms , T s r 分别为待测黑体的 全辐射亮度、 全辐射出射度和全辐射温度; L 6 , Mb , T b 分别为与待测黑体温度相同的 绝对黑体
12、的 全辐射亮度、 全辐射 出射度和绝对温度。 e )待测辐射源的全辐射出射度 ( 全辐射亮度)与某绝对黑体相同时,此时绝对黑 体的 温度即待测辐射源的全辐射温度 T , o 通过红外辐射计分别测量标准黑体和待测黑体或黑体辐射源的红外响应值,此红外 响应值正比于标准黑体或待测黑体的 有效辐射亮度 L b 或L , o 通过铂电阻温度计测得标准黑体和待测黑体或黑体辐射源的电阻值R b , 和 R b 2 , 用 相应程序计算出对应的 标准黑体绝对温度 T b l , T b 2 和有效辐射亮度 L r l , L , 2 ,并计算 R, 对应的待测黑体全辐射温度 T , o 用式 ( 2 )将黑体
13、或辐射源的有效辐射亮度转换为全辐射亮度;将式 ( 1 )代人式 ( 4 ) , 经过变换用相应程序计算出待测黑体的有效辐射亮度、 全辐射温度 T , 、 全辐射 亮度L 。 就可得出待测黑体或辐射源的有效发射率。 5 。 6 . 2 . 2 校准步骤 校准装置图参见附录 Do a )光路调整 将标准黑体、辐射陷阱和红外辐射计都调整到校准光轴上,通过黑体平台的移动, 将待测黑体调整到校准光轴上。 1 )用置于辐射陷井口的 0 1 光阑和分划板把两水准仪的光轴都调整到测量系统主 光轴上。 2 )微机控制黑体平台移动到最左端,调整标准黑体中轴到系统主光轴上。 3 )微机控制黑体平台移动到最右端,调整
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