辐射源尺寸效应及辐射温度计检定的影响因素研究

摘要

温度是度量物体冷热程度的物理量,是国际单位制中的七个基本物理量之一。辐射测温作为测温体系之一,它具有不干扰被测温度场的分布,快速、安全、无污染等特点,广泛应用于食品、医疗、航空航天等领域。如在SARS期间,实时监控人体温变化对于疫情预防具有极其重要意义。
　　然而,由于是非接触测温,容易受客观条件的影响。如辐射源尺寸效应、发射率、环境条件等;使其测温的精度不高,限制了辐射温度计的应用范围。与此同时,随着辐射测温向中低温和长波方向拓展,由周围环境引起的反射辐射的影响越来越不能忽略。它可能成为工业测量中的一个主要误差来源。该影响还会带来有关辐射测温理论和技术方面的某些变化。因此,在当前条件下,如何统一辐射温度计的检定规范并保证其准确性与可靠性具有十分重要的意义。
　　本文进行了辐射温度计精确测温的理论推导,通过理论和实验研究了反射辐射、探测器热辐射、发射率对辐射温度计检定的影响。并且对某些特定条件下,给出了修正实例。
　　设计了SSE系数测量的硬件系统,对不同辐射温度计、不同温度点进行SSE系数的测量,对测量条件下出现奇点问题进行分析。利用软件实现了SSE系数的自动计算,数据保存及显示等功能。本文对SSE系数的测量进行不确定度评定;在此基础上,采用无限微圆环的辐射测温模型推导出了SSE引起的温度修正公式,并给出了修正实例。该公式对于工业测量具有一定的价值。
　　最后,对辐射温度计检定中的若干影响因素进行了研究。提出了根据测量信号最大化和最小化的原理来确定测量距离的方法;并阐明了附加光阑对温度计检定的作用。研究了黑体空腔有效温度理论,通过黑体空腔轴向温度分布实验来分析两种瞄准方法的差异;对两种瞄准方法进行了对比实验,实验研究表明,瞄准腔底的方法具有更好的准确性和可靠性。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 辐射温度计检定待解决的问题

1.4 本论文的主要内容

2 辐射测温的理论基础

2.1 黑体辐射定律

2.2 辐射温度计测温原理

2.3 黑体空腔有效温度理论

2.4 本章小结

3 辐射源尺寸效应（SSE）系数的测量

3.1 SSE系数测量理论

3.2 SSE系数测量实验及分析

3.3 软件系统设计

3.4 不确定度评定

3.5 本章小结

4 辐射源尺寸效应（SSE）的修正

4.1 SSE修正公式的理论推导

4.2 SSE修正分析

4.3 本章小结

5 辐射温度计检定的影响因素研究

5.1 测量距离

5.2 瞄准问题

5.3 附加光阑

5.4 其它影响因素

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者简历