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1. 黑体炉的定义:

能全部吸收外部的辐射能量,同时能全部辐射出自身全部能量的物体。量化说明为:吸收率为1,反射率、透射率皆为0。

2. 黑体炉的工作原理:

辐射温度计是依据物体辐射的能量来测量温度的仪表。根据辐射理论,任何物 体只要不处于零度(-273.15 ℃),那么在其他任意温度下都存在热辐射。处于热平衡 状态的黑体在半球方向的单色辐射出射度是波长和温度的函数。
  在一定的波长下,黑体的单色辐射出射度是温度的单值函数,可以通过某一波长下的 单色辐射出射度的测量来得出黑体的温度。这就是辐射测温学的理论基础,黑体辐射的普朗克定律。
  在实际测量中,辐射温度计的单色器不可能是完全单色的。而且,探测器也要求获得 一定光谱范围的辐射能量,否则由于所接收的能量很小而无法作出响应。同时,实际被测物体也不是黑体。测温时,将辐射温度计瞄准被测物体,辐射温度计的探测器接收到被测物体所辐射的能量,经信号处理电路转换为相应的电信号或进一步通过显示器直接显示出被测物体的温度值。根据以上辐射温度计的测温原理,可寻找出辐射能量的波长 在[λ1,λ2]范围内的辐射源;辐射能量对应于黑体某一特定的温度,但是辐射源 本身的温度并不等于此温度,辐射能量连续可调,输出的辐射能量较高。

3. 黑体炉的用途

黑体的主要功能是产生一定温度下的标准辐射。因此在温度计量中主要用于检定各种辐射温度计,如光学高温计、红外温度计、红外热像仪等。

随着科学技术的发展,黑体的用途已经不局限于在温度计量方面的应用。在光学方面,已经普遍采用黑体作为标准辐射源和标准背景光源。在测量领域里,黑体已经用于测量材料的光谱发射、吸收和反射特性。在高能物理的研究中,黑体已经用作为产生中子源。

不同的用途对黑体的要求是不一样的。在温度计量领域,主要是利用黑体辐射和温度的对应关系,因此要求黑体的发射率越高越好。要求黑体的辐射能量按照光谱分布(也就是黑体光谱辐射能量、也称为单色能量)都能符合普朗克定律,这样我们在检定或校准辐射温度计时,以黑体的温度(或标准辐射温度计)的示值,来修正辐射温度计的偏差。因此在选择黑体时通常是选择发射率较高的腔式黑体,同时也要注意黑体腔口直径,温度均匀性和辐射温度不确定度。

在光学应用中,通常要求辐射源的辐射面积较大,但是温度不高,只关注辐射面的温度均匀性而不一定关注辐射能量与温度对应的准确性,因此选择面源黑体较多。但随着科学技术的发展,现在光学应用中也已经用到大口径的高温黑体,但对发射率的要求可以低一点,达到0.98以上即可,像某些腔些黑体的直径可以达到65mm,发射率达到了0.995,也非常适合做红外的校验。

对于测试和研究中所采用的黑体,是根据需要设计,种类繁多。用于材料光谱发射率测量的黑体,是一个界于腔式黑体和面源黑体之间的黑体,发射面只有Φ10mm。用于辐射温度仪器中定点校准用的黑体,是一个定温度的辐射能量很稳定的光源。在国防军工系统使用的黑体中最小只有小手指大,因此称为指状黑体;为了模拟目标,在一个平面上分隔成多个不同温度区域的专用面源黑体称为目标模拟器。等等。

4. 宇电AI仪表在黑体炉中的应用

黑体炉是用于校验体温测量计、耳温枪等较为精确的领域,对控制仪表的精度要求较高,控制效果稳定。宇电AI系列高性能仪表具有测量精度高,控制效果稳定,具备多种功能,满足黑体炉的技术要求。如果需要,可联系沈工:18030228993(微信同号)。

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