一种绝对法辐射热流计校准方法技术

本发明专利技术涉及一种绝对法辐射热流计校准方法，属于热学技术领域。本发明专利技术方法将辐射热流计深入到黑体辐射源黑体腔内，采用蒙特卡洛算法，计算评定由辐射热流计与黑体辐射源黑体腔构成的等效腔体模型的有效发射率，从而通过斯蒂芬-波尔兹曼定律，利用黑体辐射源黑体腔温度值计算得出标准辐射热流值，实现对辐射热流计的绝对法校准。本发明专利技术在等效腔体模型有效发射率的计算分析中，综合考虑了黑体辐射源黑体腔壁面温度梯度，确定了辐射热流计深入到黑体辐射源黑体腔的最佳位置，以获得最大的等效腔体模型有效发射率。本发明专利技术方法直接，中间环节少，测量不确定度小，适用于溯源至温度的绝对法辐射热流计校准。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于热学
。本专利技术方法将辐射热流计深入到黑体辐射源黑体腔内，采用蒙特卡洛算法，计算评定由辐射热流计与黑体辐射源黑体腔构成的等效腔体模型的有效发射率，从而通过斯蒂芬-波尔兹曼定律，利用黑体辐射源黑体腔温度值计算得出标准辐射热流值，实现对辐射热流计的绝对法校准。本专利技术在等效腔体模型有效发射率的计算分析中，综合考虑了黑体辐射源黑体腔壁面温度梯度，确定了辐射热流计深入到黑体辐射源黑体腔的最佳位置，以获得最大的等效腔体模型有效发射率。本专利技术方法直接，中间环节少，测量不确定度小，适用于溯源至温度的绝对法辐射热流计校准。【专利说明】
本专利技术涉及，属于热学
。
技术介绍
辐射热流计是一种对辐射热流密度进行测量的传感器，它可以对所在位置接收到 的或通过该位置的辐射热流密度进行测量，通过对辐射热流计输出信号的测量可以得到该 时刻该位置的辐射热流密度值。在飞机制造的热模拟试验过程中以及在冶金、化工等工业 领域，都要广泛使用到辐射热流计。由于辐射热流计一般工作在高温恶劣的环境中，为了保 证辐射热流计测量准确度，就需要定期使用辐射热流计校准装置对辐射热流计进行校准。 对辐射热流计校准主要是对其灵敏度进行校准。灵敏度是指传感器的输出信号与对应测得 辐射热流的比值。 在绝对法辐射热流计校准装置上可以将辐射热流量值溯源至温度标准或者其它 物理参数的相关标准，即利用温度或者其它物理参数直接计算得出标准辐射热流值。 现有绝对法辐射热流计校准方法的类型及不足主要是：①采用绝对辐射能量法校 准辐射热流计，将辐射热流量值溯源到辐射功率标准；即：先采用高温黑体辐射源，以电替 代绝对福射计（electrical subsitution radiometer，ESR)为标准，校准福射热流计，并最 终溯源至高精度低温福射计（high accuracy cryogenic radiometer，HACR)。这种方法测 量不确定度小，但缺点是传递的步骤多，设备组成复杂昂贵，使用维护非常繁琐，另外会受 到绝对辐射计量程的限制。②采用一次标准辐射热流计传递法，通过保证一支传递标准辐 射热流计在高温黑体炉、平板炉的角系数相同，实现对一次标准辐射热流计的校准，在量值 传递中，为了消除角系数的影响，除了要保证传递标准辐射热流计在黑体炉标定时和在平 板炉上作为参考热流计时具有相同的几何位置外，还要对传递标准热流计结构上进行特殊 设计，避免或消除环境的影响，为了得到更准确的结果，还需要准确测量高温平板炉的温度 和发射率，而这些测量往往是很困难的，因此这种方法影响因素多，测量不确定度大。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种方法直接，中间环节少，测量不确定度 小，适用于溯源至温度的绝对法辐射热流计校准的方法。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。 本专利技术涉及的，包括如下步骤： 步骤1 :将辐射热流计（3)深入到黑体辐射源黑体腔（1)的内部，测量辐射热流计 (3)的输出电势（用符号E表示），同时通过温度计读取黑体辐射源黑体腔（1)的温度值 (用符号T b表示）。所述黑体辐射源黑体腔（1)的温度控制在300度至2200度范围内。 优选的，所述将辐射热流计（3)深入到黑体辐射源黑体腔（1)的内部的位置为：辐 射热流计（3)与黑体辐射源黑体腔（1)同轴，且辐射热流计前端受热面（6)距离黑体辐射 源黑体腔底面（4)的距离与黑体辐射源黑体腔（1)的直径相等。 优选的，所述辐射热流计（3)的直径为黑体辐射源黑体腔（1)直径的1/4。 步骤2 :通过斯蒂芬-波尔兹曼定律，根据公式（1)计算得出辐射热流计（3)接收 到的标准辐射热流。 【权利要求】1. ，其特征在于：其具体操作步骤为： 步骤1 :将辐射热流计（3)深入到黑体辐射源黑体腔（1)的内部，测量辐射热流计（3) 的输出电势E，同时通过温度计读取黑体辐射源黑体腔（1)的温度值Tb;所述黑体辐射源黑 体腔（1)的温度控制在300度至2200度范围内； 步骤2 :通过斯蒂芬-波尔兹曼定律，根据公式（1)计算得出辐射热流计（3)接收到的 标准辐射热流；(1) 其中，q为辐射热流计（3)接收到的标准辐射热流；ε为等效腔体模型（2)的有效发射 率；〇为斯蒂芬-波尔兹曼常数；Tb为黑体辐射源黑体腔（1)的温度；TS为辐射热流计（3) 前端受热面的温度，由于辐射热流计（3)具备水冷结构，前端受热面的温度不会很高，当T s 相对Tb较小时，Ts可以忽略掉，即Ts取值为0 ; 步骤3 :根据公式（2)计算辐射热流计（3)的灵敏度； K = E/q (2) 其中，K为辐射热流计（3)的灵敏度；E为辐射热流计（3)输出电势；q为辐射热流计接 收到的标准辐射热流； 经过上述步骤的操作，即完成对辐射热流计的校准。2. 如权利要求1所述的，其特征在于：所述等效腔体 模型（2)由黑体辐射源黑体腔底面（4)和黑体辐射源黑体腔内壁面（5)、辐射热流计外壁面 (6)、辐射热流计前端受热面（7)和腔口假想环形黑体表面（8)组成。3. 如权利要求1或2所述的，其特征在于： 优选的，所述将辐射热流计（3)深入到黑体辐射源黑体腔（1)的内部的位置为：辐射热 流计（3)与黑体辐射源黑体腔（1)同轴，且辐射热流计前端受热面（6)距离黑体辐射源黑 体腔底面（4)的距离与黑体辐射源黑体腔（1)的直径相等。4. 如权利要求1或2所述的，其特征在于： 优选的，所述辐射热流计（3)的直径为黑体辐射源黑体腔（1)直径的1/4。5. 如权利要求1或2所述的一种绝对法福射热流计校准方法，其特征在于：所述等效 腔体模型（2)的有效发射率ε采用蒙特卡洛算法计算得到。【文档编号】G01J5/00GK104121993SQ201410356168【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日 【专利技术者】蔡静, 董磊, 杨永军, 张岚 申请人:中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝对法辐射热流计校准方法，其特征在于：其具体操作步骤为：步骤1：将辐射热流计(3)深入到黑体辐射源黑体腔(1)的内部，测量辐射热流计(3)的输出电势E，同时通过温度计读取黑体辐射源黑体腔(1)的温度值Tb；所述黑体辐射源黑体腔(1)的温度控制在300度至2200度范围内；步骤2：通过斯蒂芬‑波尔兹曼定律，根据公式(1)计算得出辐射热流计(3)接收到的标准辐射热流；q=ϵ·σ·(Tb4-Ts4)---(1)]]>其中，q为辐射热流计(3)接收到的标准辐射热流；ε为等效腔体模型(2)的有效发射率；σ为斯蒂芬‑波尔兹曼常数；Tb为黑体辐射源黑体腔(1)的温度；Ts为辐射热流计(3)前端受热面的温度，由于辐射热流计(3)具备水冷结构，前端受热面的温度不会很高，当Ts相对Tb较小时，Ts可以忽略掉，即Ts取值为0；步骤3：根据公式(2)计算辐射热流计(3)的灵敏度；K＝E/q      (2)其中，K为辐射热流计(3)的灵敏度；E为辐射热流计(3)输出电势；q为辐射热流计接收到的标准辐射热流；经过上述步骤的操作，即完成对辐射热流计的校准。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡静，董磊，杨永军，张岚，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11