改進型封裝固定點黑體在輻射測溫中的應用

劉裕盛, 蔡 靜

(中國航空工業集團公司 北京長城計量測試技術研究所,北京 100095)

1 引 言

用黑體對輻射溫度計進行校準是可靠而有效的量傳途徑,現有技術成熟的包括恒溫浴黑體、熱管黑體、固定點/共晶點黑體等。

恒溫浴黑體可分為酒精浴、水浴、油浴黑體,其中油浴黑體工作溫度一般在50～300 ℃[1]。通過設計大輻射腔,可適應紅外探測器大孔徑、大視場角的校準需求。安徽光機所研制的高精度水浴黑體具有108 mm腔口直徑,有效發射率超過0.998,控溫精度優于0.01 ℃[2]。盡管恒溫浴黑體結構簡單,但工作溫度范圍十分有限。

英國國家物理實驗室在2000年對氨、水、銫、鈉熱管進行了研究[3],溫度范圍-40～1 000 ℃,空腔發射率0.999 2～0.999 6,不確定度水平0.1～0.2 ℃；加拿大計量院在2009年報道了測溫范圍 50～1 000 ℃的中溫黑體輻射源[4]；中國計量科學研究院在2012年研制了黑體輻射源溯源系統,滿足國內1 000 ℃以下標準紅外輻射溫度計亮度溫度的溯源要求,溫度范圍-30～1 000 ℃,空腔發射率為0.999 9,不確定度水平為0.03～0.13 ℃,文獻[5]對銫、鈉熱管標準黑體輻射源的結構與性能進行了介紹。雖然熱管的輻射腔溫度均勻性好,但工藝復雜,而銫、鈉這類堿金屬作為熱管工質還是有危險性,灌注和使用都需做好防護措施。

金屬固定點/共晶點黑體也是輻射溫度計常用的溯源手段。孔令輝[6]介紹錫、鋅、鋁3臺中溫固定點黑體輻射源的實驗情況;吳繼彧等[7]用硅光二極管作為探測器的輻射溫度計復現鋅凝固點；趙琪等[8]用基準光電比較儀作為測定儀器,將銅凝固點值復現在鎢帶燈上；……