辐射温度计检定系统的不确定度分析(3)

因为ＪＪＧ２００４—１９８７是２０年前制定的。随着科学和技术的发展，黑体技术２０年来有很大的发展。特别是标准等温黑体的问世，无论在黑体理论上、还是在产品的准确性和重复性方面，都有很大的进步。目前高精度辐射温度计，其技术指标不如标准黑体技术指标高。如果不仅的将来，使用黑体作为标准进行辐射温度传递，其结果如何？这里进行探讨。

根据目前建标要求，建标前对黑体也进行检测或校准，其传递框图见图５。

图５辐射温度计检定系统框图（以黑体为标准）

检定红外温度计时，数据处理为：

丁０＝ｆ０一△ｆⅣ＝ｆ０一ｔⅣ＋ｔ标

其中

。

（７）

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第五届全国温度测量与控制技术学术会议论文集

７’Ⅳ——红外温度计在检定温度点上的温度值；ｔⅣ——红外温度计在被检温度点的平均实测温度值；ｔ．｜ｖ——标准黑体在被检温度点的平均实测温度值；ｆ标——标准黑体检定证书在被检温度点的温度值；Ａｔ．Ⅳ——实际温度偏离检定温度点的温度差值；

４．１数学模型

式（７）为不确定分析的数学模型。对上面的公式取微分得：

ｄ丁Ⅳ＝ｄｔ标＋出Ⅳ一出Ⅳ

（８）

４．２方差与传播系数

用式（８）微小变量不确定度代替，误差源的不确定度合成为

“。２＝况１２＋况２＋况；

（９）

“，一合成标准不确定度３

Ｕ．一标准黑体证书值标准不确定度；Ｕ，一被检红外温度计测量标准不确定度；“，一标准黑体测量标准不确定度；

灵敏系数为Ｃ１＝１，Ｃ２＝１，Ｃ３－－１。４．３标准不确定度分量计算

仍以ＨＺ一２标准黑体为例，分析１０００。Ｃ点不确定度。标准不确定度分量计算见表３０４．３．１标准黑体

因为目前黑体校准的不确定度较大，这里直接采用标准黑体的技术指标来分析。标准黑体的不确定度为：

３．００ｃ。

旷等－１．７３．ｏｃ‘

表３标准不确定度分量汇总表

标准不确序号

来源

波长

类别灵敏度系数

Ⅲ【ｌｌ

－定度℃

分布自由度

ｌ“ｌ

标准黑体不确定度ｌ

１．７３正态∞２

Ｕ２．１

红外温度计分辨率Ｏ．２９均匀５０

３

Ｕ２．２

黑体温度波动０．０９正态ｏｏ

４

Ｕ２．３

红外温度计重复性

Ｌ●

０．３０

∞

Ｂ

正态

ｌｌ

０．１６３

０．４７

５

“２．４

黑体发射率影响

均匀

５０

８１．０１１４

１．３２

合成标准不确定度分量（Ｕ，）

１．７９。Ｃ（１“ｍ），１．８４。Ｃ（３｝ｌｍ），２．０５。Ｃ（８１．ｔｍ），２．２２。Ｃ（１４ｐｍ）扩展不确定度Ｕｇｓ，ｋ＝２

３．５８。Ｃ（１１．ｔｍ），３．６８０Ｃ（３Ｉ．ｔｍ），４．１０。Ｃ（８¨ｍ），４．４４。Ｃ（１４１．ｔｍ）

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４．３．２被检红外温度计４．３．２．１红外温度计分辨率

与３．１．３．２．１完全相同。

４．３．２．２标准黑体温度波动影响

４…３

与３．１．３．２．２完全相同。

２

３红外温度计的重复性与３．１．３．２．３完全相同。

４．３．２．４黑体发射率不是１的影晌

与３．１．３．２．４完全相同。４．３．３标准黑体温度测量

４．３．３．１标准黑体温度测量

４．３．１是按照标准黑体技术指标计算，所以不再重复计算。如果参照标准黑体的校准证书值，这里需要考虑标准黑体温度重复性影响。４．３．３．２黑体的温度波动

因为在４．３．２．２中已经考虑了黑体的温度波动，所以不再重复计算。４．３．４扩展不确定度４，３。４．１合成标准不确定度

’

比。＝、／优ｌ＋“２，ｌ＋Ｕ２，２＋ｕＬ＋“ｉ．４

对于１０００＂（２，工作波长为ｌ阻Ｉ时：

对于１０００。Ｃ，工作波长为３ｐｍ时：

。

配。：石历＿瓦万罚汤矿丽夏—而＝１．７９℃比。：汀历Ｉ瓦万罚而矿丽氖—而“８４℃

“。：石历Ｉ瓦矛可而尹百面忑ｒ矿＝２．０５℃

对于１０００。Ｃ，工作波长为８ｐｍ时：

对于１０００。Ｃ，工作波长为１４１Ｊｍ时：

Ｍ。：订历Ｉ瓦矿可而Ｆ百丽‘面＝２．２２℃

４．３．４．２扩展不确定度

取置信概率为ｐ＝Ｏ．９５，近似取ｋ＝２，根据Ｕ钙＝ｋｘｕ。

对于１０００。Ｃ，工作波长为１阻时：Ｕ粥＝２ｘ１．７９＝３．５８℃

对于１０００’Ｃ，工作波长为３９ｍ时：Ｕ蛄＝２ｘ１．８４＝３．６８℃对于１０００。Ｃ，工作波长为８１ｕｎ时：Ｕ蛄＝２ｘ２．０５＝４．１０℃对于１０００＂（３，工作波长为１４１ｍｌ时：Ｕ蛄＝２ｘ２．２２＝４．４４℃

５．结论

通常在分析工作用辐射温度计检定系统不确定度时，至于黑体发射率不是１的影响常常被忽视。虽然有时想对此项进行分析，只是因为计算太复杂，不知如何计算。此项不确定度的分量数值较大，是不确定度结

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第五届全国温度测量与控制技术学术会议论文巢

果中重要组成部分。该项计算在参考文献【１】【２】中有详细介绍。根据不确定度分析结果，波长范围（１－１４）ｌａｒｎ，

在１０００。Ｃ时，使用接触式标准组成的检定装置，扩展不确定度为（１．２４－２．９０）℃；使用辐射温度计标准组成的检定装置，扩展不确定度为（４．８２－５．１８）℃。

从上述分析结果看，使用接触式标准误差较小，分析中这是针对使用标准黑体（即等温黑体）而言，如果使用的不是标准黑体而是使用老式黑体炉或其他辐射源，其结果将超过该值。使用辐射温度计标准，主要是目前辐射温度计的的准确度不高，所以扩展不确定度较大。如果将来辐射温度计准确度提高，同时工作波长处于我们目前工作波长的某个中值，扩展不确定度将会大大降低。如果将来使用黑体作为标准，分析情况同辐射温度计。

【参考文献】、

【１】俞伦鹏“目前国内工业温度计量状况调查综述”温度专业委员会２００５年年会２００５．１１海南三亚【２】俞伦鹏“等温黑体发射率”待发表

【３】Ｊ．Ｐ．霍尔曼（美）．传热学．马庆芳等译．北京：人民教育出版社，１９７９

【４】４杨世铭．传热学．北京：人民教育出版社，１９８０

【５】５ＪＪＧ２００４—１９８７“辐射测温仪”计量检定系统中国计量出版社１９８９

【６】６

ＪＪＧ８５６—１９９４“５００。Ｃ以下工作用辐射温度计”检定规程，中国计量出版社１９９４

［７】ＪＪＧ４１５—２００１“工作用辐射温度计”检定规程，中国计量出版社２００１【８】ＪＪＧ６７—２００３“工作用全辐射温度计”检定规程，中国计量出版社２００３

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