辐射温度计检测系统校准装置的研制及测量不确定度评定

姜永元

摘要：本文介绍了辐射温度计检测系统在校准过程中存在的问题，叙述了我们的改进措施和测量方法，并对辐射温度计检测系统校准装置的测量结果进行了不确定度评定，从而对辐射温度计检测系统校准装置进行了论证。

关键词：辐射温度计检测系统；校准装置；测量不确定度

一、辐射温度计检测系统

辐射温度计检测系统的最大优势是无需接触物体即可测量其表面温度，因此它能够方便测量移动或难以触及的目标温度。检测系统由温度传感器、智能巡检仪组成，智能巡检仪配有标准的RS-232接口，直接与工控机连接，实现多通道测温，传感器选用辐射温度计，和相应的温度巡检仪连接，巡检仪通过RS232接口直接将数据传至工控机，并可在打印报告中输出温度曲线。该系统能够实现对各个设定检测位置的温度检测，通过控制系统，温度检测系统能够自动检测生产过程中各个监测点的温度，并将各个温度以曲线形式显示在液晶屏幕上。

二、辐射温度计检测系统校准装置

由于辐射温度计检测系统是一个由微机控制的智能检测系统，进行温度检测的辐射温度计与相应的温度巡检仪通过微机连接，无法拆卸，而且该温度传感器无瞄准系统，现用的温度校准装置无法对其进行在线校准，为了提高温度检测系统的测温精度，满足试验需要，保证产品质量，于是研制了辐射温度计检测系统校准装置。

该装置由黑体辐射源、可移动三维光学瞄准系统、参考温度计组成，其基本原理：辐射温度计检测系统校准装置由黑体辐射源提供恒定的温场，将辐射温度计固定在校准工作台上，根据辐射温度计的距离系数D与S（D：表示测量距离，S：表示视场直径）的比值确定对应的测量距离，通过可移动三维光学瞄准系统调节黑体辐射源和被校红外测温传感器，使二者同轴，对辐射温度计进行读数，实现温度检测系统的在线系统校准，如图1

黑体辐射源的主体结构为标准黑体管式低温炉，加热方式采用等温黑体空腔法，由于传感器安装在黑体腔内，炉腔温度可以在温度测量范围内任意设置，在有效工作区域内形成均匀温带，作为被校辐射温度计的温场。黑体辐射源的腔口直径为：40mm，腔口发射率：e I>0.995，缩小了辐射亮度温度与标准辐射温度之间的偏差。

可移动三维光学瞄准系统是根据光学原理研制的一套定位调整系统，它可以实现三维旋转，通过调整定位裝置的激光定位系统实现三维调节。激光具有较小的光束发散角，单色性好，可以精准定位被校红外测温传感器的聚焦位置，保证校被辐射温度计聚焦到黑体的腔口时，来自腔底的辐射都能够充满视场，如图。利用黑体辐射源校准辐射温度计时，由于距离的远近、聚焦、位置的微小变化，都能引起辐射温度计温度示值的不同变化，而可移动三维光学瞄准系统可以解决这个在校准过程中存在的问题，确保辐射温度计与黑体辐射源的有效视场在同一轴线上，提高测量精度。

辐射温度计检测系统校准装置配备6位半数字显示的参考温度计，用于确定黑体辐射源的亮度温度，其测量引起的不确定度小于黑体辐射源不确定度的1/3，满足辐射温度计检测系统的校准要求。

三、辐射温度计检测系统校准装置测量不确定度评定

1.概述

1.1测量依据：JJG856-2015《工作用辐射温度计》检定规程

1.2测量标准：辐射温度计检测系统校准装置

1.3测量方法：用辐射温度计检测系统校准装置做标准，测量温度检测系统的示值，以确定温度检测系统的测量误差。

2数学模型

3标准不确定度评定

3.1按A类方法评定的标准不确定度分量：

由测量重复性引入的标准不确定度分量u，

在重复性条件下，对温度检测系统50℃点进行10次独立重复测量，计算得到标准偏差：