JJF 1080-2002 -50～+90 ℃黑体辐射源校准规范

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中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1080-2002

一50+90℃黑体辐射源

校准规范

CalibrationSpecificationofBlackbody

Radiatorsin一50一+90℃

2002一04一15发布2002一07一01实施

国家质量监督检验检疫总局发布

工IF1080-2002

一50^-+90℃黑体辐射源

校准规范令.。-0-。.己乙。.广JJF1080-2002，空夕勺，，;岌

CalibrationSpecificationof

、.o.o.o.o.o.o.o.o.o.o.o.o.}.o.a

BlackbodyRadiatorsin一50一+90℃

本规范经国家质量监督检验检疫总局于2002年04月15日批准，并自

2002年07月01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

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JJF1080-2002

本规范主要起草人:

张建铺(中国计量科学研究院)

霍超(中国计量科学研究院)

JJF1080-2002

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)

附录B校准记录内容·····································································……(8)

附录C不确定度评定·(9)

附录D一50-90℃黑体全辐射比较装置图·······································……(10)

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一50^-+90℃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一50一+90℃，

+90-+250℃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

JJG2093-1995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

工作在一50--+90'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

10Ko

4.2计量要求

有效发射率:->O.92

全辐射温度测量范围:一50-+90℃

全辐射亮度测量范围:45--320W-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.

1-50一十90℃标准黑体一台，主要技术指标为:

黑体空腔直径:>60mm

空腔有效发射率:>0.999

测温不确定度(k=2):0.1K

JJF1080-2002

空腔控温稳定性:0.02K/15min

5.1.2标准水槽(+20一十90℃控温)一台

5.1.3酒精低温恒温槽(一50-+20℃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1.1X10-6W-Cm-2"s:一‘，噪声

等效温度为0.01Ka

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:(2015)℃，在每个样品测量时间(约30min)内，实验室温度变化

应小于1℃。

相对湿度:应小于80%RHo

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TS

的校准。黑体辐射源的工作温度范围为:一50-+90℃。

6.2校准方法

校准采用的是全辐射亮度比较法。

6.2.1校准原理

a)黑体辐射源的全辐射出射度M6为:

M,,=(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=5.67032x10一“W-m-2"K

b)黑体的全辐射亮度为:

L卜丛(w，m-2.sr-1)(2)

待测黑体辐射源的全辐射亮度为:

Ls一_V5V6·、(3)

式中:Vs,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)黑体的有效辐射亮度为:

:。一{L,S,,dA(4)

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JJF1080-2002

式中:L,-L*二。1为黑体的光谱辐射亮度(普朗克公式)，ci,。2分别为第一、

‘2

ex丁一1

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:

_Ls_M,_(擎)a(5)

一”LbMb、16}

式中:Ls,Ms,Tsr—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;

L6,Mb,Tb—分别为与待测黑体温度相同的绝对黑体的全辐射亮度、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Lb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Rb，和Rb2，用

相应程序计算出对应的标准黑体绝对温度Tbl,Tb2和有效辐射亮度Lrl,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01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，调整待测黑体中轴到系统主光轴上，并调整

待测黑体前后位置，使它的腔口在光轴上的位置与标准黑体腔口在主光轴上的位置相

同。

4)将待测黑体移出主光轴，调整红外辐射计中轴到系统主光轴上。

5)将黑体平台移到最左端测量标准黑体位置，调整红外辐射计焦距到黑体腔口位

置。

b)联接待测黑体电源、控温器和通水管道

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c)校准操作

1)打开红外辐射计电源，调整到测量恒定辐射状态，预热2h;

2)启动微机到工作状态，打开步进电机电源;

3)打开两台数字多用表电源;

4)控制待测黑体温度到第一个测量温度T,;

5)打开恒温水槽电源和循环泵电源;

6)调整恒温水槽设定值，控制标准黑体温度到T,一2(℃);

7)把移动平台移到最左端测量标准黑体辐射信号位置;

8)用测量控制程序中第一项功能，测量并记录对准标准黑体时红外辐射计的响应

Vbl值(测量50次信号的平均值);

9)测量并记录标准黑体铂电阻温度计电阻值Rbl;

10)把移动平台移到最右端测量待测黑体辐射信号位置。用测量控制程序测量并记

录对准待测黑体时红外辐射计的响应VII(测量50次信号的平均值);

11)测量并记录待测黑体的绝对温度值T,，或铂电阻值Rt1;

12)调整恒温水槽设定值，控制标准黑体温度到Tb2;

13)重复7)--9)测量操作，测量并记录标准黑体温度为T62时红外辐射计的响应

Vb2和Rb2;

14)控制待测黑体温度到其他待测温度点Tti(i=1,2,…，n一1.n为待测点

数)，重复6)一13)的测量操作，测量出各组Vbli,Rbli,Vti,T,i(或R,i),Vb2i

和尺bZ、值;

巧)数据处理待全部测量完毕后统一进行。

d)各待测点检测完后按下列顺序关闭测量设备

1)关闭循环泵电源;

2)关闭恒温水槽电源;

3)关闭微机和步进电机电源;

4)关闭红外辐射计电源;

5)关闭两台数字多用表电源。

校准结果

经校准的一50一+90℃黑体辐射源发给校准证书，校准证书见附录Ao

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JJF1080-2002

附录A

校准证书格式

证书编号:页共

CertificateNo.Pageof

校准证书

CalibrationCertificate

送校者:

Applicant

送校者地址:

Addressofapplicant

器具名称:

Descriptionofdevice

制造厂:

Manufacturer

型号/规格:出厂编号:

Model/TypeSeriesNo.

接收日期:年月日

ReceiptDateYearMonthDay

主管:校准专用章

ApprovedbyStamp

未经授权，不得部分复制本证书

Thiscertificatecan'tbepartlycopiedwithoutauthorization

JJF1080-2002

证书编号:第_页of共

CertificateNo.Page

校准所依据技术文件(代号、名称):

Referencedocumentsforthecalibration(Code，Name)

校准所使用的主要计量器具:

Mainequipmentofmeasurementusedinthecalibration

名称

Name

出厂编号:

SeriesNo.

测量范围:

Measuringrange

准确度/等级:

Accuracy/Class

证书编号:

CertificateNo.

有效期至:年月日

Validbefore

校准的环境条件:

Environmentalconditioninthecalibration

温度:湿度:

Temp.Moisture

限制使用条件和测量范围:

Limitingconditioninuseandmeasuringrange

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王rF1080-2002

证书编号:第_页共

CertificateNo.Pageof

校准结果

ResultofCalibration

黑体名称和编号:

黑体示值温度/℃全辐射温度/℃有效发射率

测量结果的相对扩展不确定度

Therelativeexpandeduncertaintyofmeasurementresults

校准员核验员

CalibratedbyCheckedby

注:在填写校准结果时，如需要，可另加附件说明。

Note:Fillingintheresultofcalibration,ifneedbe,mayaddtostatements.

JJF1080-2002

附录B

校准记录内容

一50~十90℃黑体辐射源校准原始记录

原始记录编号:证书编号:

送校单位:地址:邮编:电话:

仪器名称:型号规格:出厂编号:

制造厂:外观检查:

丁b=Vb=R6=

Tt=Vt=Tn-

Tb=Vb=Rb=

Tt=V，=T;_

Tb=Vb=Rb=

Tt二Vt=Ttt=

Tb=Vb=Rb=

Tt=V=T匕

Tb=Vb=Rb=

Tt=V二Ttt

Tb=Vb=Rb=

Tt二V二Ttt=

Tb=Vb=Rb=

T=Vt二丁tt=

丁b=Vb=Rb=

T=V=Tt二

Tb=Vb=Rb=

丁t=V=Ttt-

Tb=Vb=Rb=

Tt=Vt=Tt:=

注:Tb为标准黑体温度;Rb为标准黑体铂电阻温度计电阻值;Vb为对准标准黑体时红

外辐射计响应;丁，为待测黑体(面源)温度;V，为对准待测黑体时红外辐射计响应;T为

待测黑体(面源)的全辐射温度。

校准环境:温度:℃相对湿度:%RH校准日期:年月日

校准地点:校准员:核验员:

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d.IF1080-2002

附录C

不确定度评定

常温黑体辐射合成标准不确定度分析及扩展不确定度分析如下:

C.1常温黑体全辐射亮度标准不确定度

1)黑体空腔有效发射率(ul):0.02%(B类)

2)黑体温度测量(u2):0.07%(0.05K)(B类)

3)杂散辐射(u3):0.4%(B类)

4)衍射误差(uq):0.1%(B类)

5)辐射亮度测量重复性(us):0.2%(A类)

合成标准不确定度:u。二0.46%

扩展不确定度(k二2):U二0.92%

C.2全辐射温度测量的不确定度来源与全辐射亮度测量时相同，折算为全辐射温度的

合成不确定度为:u,=0.4Ka

全辐射温度测量的扩展不确定度为((k二2):UT二0.8Ko

C.3待测黑体全辐射亮度或有效发射率的校准不确定度分析

1)标准黑体不确定度:0.46%

2)全辐射比较测量不确定度:0.1%

3)待测4体稳定性:0.16%一0.88%

4)待测黑体合成标准不确定度(u,):0.5%一1.0%

5)待测黑体扩展不确定度U(k=2):1.0%一2.0%

以上分量相互独立，故合成标准不确定度公式为:

。·一净

扩展不确定度U等于合成标准不确定度与包含因子(取k=2)之积:

U=ku,

JJF1080-2002

附录D

一50^-+90℃黑体全辐射比较装置图

口

罩封密

辐射:陷阱

应刃

团

口

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