【国家计量标准(JJ)】 标准光电高温计检定规程

中华人民共和国国家计量检定规程JJG1032—2007
标准光电高温计
StandardPhotoelectric Pyrometers2007-11-21发布
2008-02-21实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJG1032—2007
标准光电高温计
检定规程
VerificationRegulationof
StandardPhotoelectricPyrometersJJG1032—2007
本规程经国家质量监督检验检疫总局于2007年11月21日批准，并自2008年2月21日起实施。
归口单位：全国温度计量技术委员会起草单位：中国计量科学研究院本规程委托全国温度计量技术委员会负责解释本规程主要起草人：
JJG1032—2007
原遵东（中国计量科学研究院）邢波（中国计量科学研究院）
柏成玉（中国计量科学研究院）范围·
2引用文献
3术语和计量单位·
3.1术语…·
3.2计量单位·
4概述·
4.1工作原理·
4.2基本构成与性能·
4.3用途…
5计量性能要求
重复性·
5.2稳定性·
6通用技术要求
6.1外观
光学系统·
6.3绝缘电阻
7计量器具控制·
检定条件·
检定项目·
检定方法
检定结果的处理·
检定周期·
JJG10322007
检定结果的不确定度评定举例
附录A
附录B检定证书内页格式
（1）
（3）
1范围
JJG1032—2007
标准光电高温计检定规程
本规程适用于用工作基准钨带灯对测量范围在（800～3200）℃内工作波长约为660nm的标准光电高温计的首次检定、后续检定和使用中检验。2引用文献
本规程引用下列文献：
JJF1001-1998通用计量术语及定义JJF1007—2007温度计量名词术语及定义JJF1059—1999测量不确定度评定与表示使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3术语和计量单位
3.1术语
3.1.1辐射源尺寸效应size-of-sourceeffect（SSE）高温计输出随被测物大小而改变的现象，称为辐射源尺寸效应。函数SSE（I，d，，d,)是高温计辐射源尺寸效应的定量描述。它表示在一个确定的测量距离1下，被测物直径由d，增加到dz时，高温计光电探测器的输出信号的相对变化。函数SSE（I，d，d2)是高温计的自身特性。
3.1.2距离效应distanceeffect（DE）高温计输出随被测物与高温计之间的距离而改变的现象，称为距离效应。函数DE(d，lo，1)是高温计距离效应的定量描述。它表示对于一个可覆盖高温计的测量目标的确定直径d的被测物，测量距离由1。增加到「时，高温计光电探测器的输出信号的相对变化。函数DE(d、lo，l)是高温计的自身特性。3.2计量单位
标准光电高温计按照1990国际温标（ITS一90）进行分度。温度单位为摄氏度（℃）或开尔文(K)。
4概述
4.1工作原理
标准光电高温计（以下简称高温计）属非接触测温仪表。此类高温计测量物体在确定波长下的光谱辐射亮度，并依据普朗克辐射定律确定物体的亮度温度。普朗克黑体辐射定律指出了黑体的光谱辐射亮度L（入，T）与波长入、温度T之间的确定关系：L(a,T)=α-s[exp()-]
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式中：C1，C2——第一、第二辐射常数；入一真空中的波长。
高温计采用线性光电探测器实现光电转换，其入射辐射通量与输出电量之间具有良好的线性关系。
4.2基本构成与性能
高温计通常由光学成像系统、单色器、光电探测器及电子线路等基本组成部分构成。单色器一般多采用窄带通干涉滤光片。典型的高温计光学系统示意图如图1所示。5
图1典型的高温计光学系统示意图1213
1一被测物；2一物镜：3一视场光阑；4一反射镜；5一瞄准物镜；6一减光片；7
7一目镜；8，12—准直镜；9限制光阑；10—千涉滤光片；11一减弱滤光片；13光电探测器高温计的输出量可以是温度、电压或电流的数字显示值，也可以是模拟输出（通常为电压输出）。没有温度输出量的高温计，通常用已知的输出量（电压或电流）与温度的函数关系t=f(U-U,）计算与输出量相对应的温度值。在函数f（U-U）中，U和U，分别为高温计在测量状态和暗状态下的输出信号。部分高温计具有修正暗状态输出的功能，无此功能的高温计应采用在高温计物镜前放置镜头盖等方式测量其暗状态输出。
高温计的温度分辨力可达到0.01℃。高温计的最小测量目标直径应能达到0.8mm，通常给出测量目标直径与测量距离的关系。
高温计的光谱范围用其光谱响应度或于涉滤光片光谱透过率的中心波长和半宽度表示。名义中心波长：660nm。半宽度：一般为（10～20）nm。高温计应原地测量（与使用状态相同条件下测量）相对光谱响应度，并计算高温计的测温范围内的极限有效波长和平均有效波长与被测温度的关系。在光电探测器响应的光谱范围内，高温计的相对光谱响应度应可测量到其峰值的10-。在测温范围内，极限有效波长应在647nm～665nm范围内。有效波长的扩展不确定度（k=2）应不超过0.2nm。
用工作基准钨带灯检定的高温计，应定期进行相对光谱响应度的原地测量，测量周期一般为2年3年。必要时应更换干涉滤光片。更换干涉滤光片或高温计测量光路经修理后，应重新测量高温计光谱响应度。2
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通常高温计在常用测量距离1下的辐射源尺寸效应SSE（l，2mm，40mm）≤0.004；并定量给出高温计在常用测量距离范围的距离效应DE(d，lo，1)。高温计在测温范围内的测量不确定度一般应达到表1中的相应要求。其中相邻温度点间的不确定度介于两温度点不确定度之间。表1高温计的不确定度
4.3用途
高温计可作为标准钨带灯检定、高温热电偶检定和光谱辐射亮度、照度基准的温度标准器，可作为黑体辐射源的温度标准器，也可用于温度精密测量。5计量性能要求
5.1重复性
在800℃不大于0.2℃，在1000℃不大于0.1℃。5.2稳定性
在1年内，高温计在1200℃的分度值的变化的绝对值不大于1.0℃。6通用技术要求
6.1外观
6.1.1高温计的机械调节部件没有明显缺陷、功能正常，外露电气部件如接插件、接线端子、开关及按键等不应有明显缺损，标志清晰，功能正常。6.1.2高温计测量结果为数字显示的，其显示面板不应有影响读数的缺陷；高温计测量结果为模拟输出的，其输出端应标明输出量，并能区分不同极性。6.1.3高温计应标有制造商（或商标）、型号、编号和出厂日期。6.2光学系统
6.2.1光学系统无明显影响测量或瞄准的气泡、条纹、霉斑、划损或松动。6.2.2高温计的光学系统，应能保证物镜与目镜沿着其光轴平滑地移动，并能清晰成像。
6.2.3瞄准系统具备测量高温目标时的光衰减装置。6.2.4若具备多滤光片选择功能，应有挡位指示。6.2.5高温计的调节机构（或配套设备），应能使其光学系统的主光轴处于水平。6.3绝缘电阻
在环境温度为（15～25）℃，相对湿度35%～75%的条件下，高温计的电源输入端与接地端子（或外壳)之间的绝缘电阻应不低于20M2；使用中的高温计，其绝缘电阻应不低于5MQ2。以安全电压或电池供电的高温计除外。3
7计量器具控制
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计量器具的控制包括：首次检定、后续检定和使用中检验。7.1检定条件
7.1.1标准器
工作基准钨带灯（以下简称钨带灯）组1套，温度范围为800℃～1700℃的真空钨带灯和1700℃～2200℃的充气带灯各1只，或800℃～1400℃的真空钨带灯和1400℃～2000℃的充气钨带灯各1只。对于线性光电高温计，2200℃（或2000℃）以上温度采用延伸方法确定温度量值。7.1.2配套设备
7.1.2.1直流稳流电源
a）输出电流：能够满足钨带灯正常工作的输出范围。一般为（0～25）A。b）输出电压：能够满足钨带灯正常工作的输出范围。一般为（0～12）V。c）电流稳定度：电流漂移不超过0.01%/min。采用自动测量系统修正电源电流漂移影响或采取统计测量措施使电流稳定度对测量结果的影响不大于0.01%/min时，可适当放宽此项指标。
d）纹波系数：<0.5%。
e）电流最小调节量：使钨带灯亮度温度改变不超过2℃。调节电流时，其输出电流不得有显著的过冲。7.1.2.2标准电阻
串联于钨带灯电流回路的0.01级标准电阻：0.012、0.00102各一只，分别用于真空和充气钨带灯电流测量。标准电阻充许通过的最大电流应不小于通过钨带灯的最大电流。
7.1.2.3用于测量钨带灯电流的0.01级直流电压测量仪器：分辨力不大于1uV并满足标准电阻上电压测量的范围需要。7.1.2.4多路转换开关：接触电势不大于1uV。7.1.2.5用于测量高温计模拟输出电压的0.02级直流电压/电流测量仪表（如果需要）。7.1.2.66维钨带灯调节支架。
7.1.2.7工作基准钨带灯正常使用所需的辅助设备，如瞄准用辅助光源、灯座冷却用恒温水源。
7.1.2.8额定直流电压为500V的绝缘电阻表。7.1.2.9检定工作台。
7.1.3环境条件
环境温度：20℃土2℃；
相对湿度：不大于75%RH；
实验室可实现暗室条件。
7.2检定项目
检定项目见表2。
检定项目
计量性能要求
通用技术要求
重复性
稳定性
外观和光学系统
绝缘电阻
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表2检定项目
首次检定（含修理后检定）
注：“+”表示需检项目，“_”表示不需检项目。7.3检定方法
7.3.1外观和光学系统
用目视方法对高温计按6.1和6.2的要求进行检查。7.3.2绝缘电阻
后续检定
使用中检验
在高温计电源开关处于接通状态时，用绝缘电阻表分别测量高温计电源插头/端子的相线端与接地端、中线端与接地端之间的电阻。其结果均应符合6.3的要求。7.3.3计量性能要求检定的准备工作7.3.3.1一般情况下，高温计的有效波长与钨带灯检定证书的亮度温度所对应的波长不同。此时，需要将钨带灯检定证书中的灯电流值修正到高温计有效波长下亮度温度对应的电流值。根据高温计的有效波长入2（t)和钨带灯的检定证书给出的钨带灯亮度温度t对应的有效波长入，（t）、灯电流I（入，），利用灯电流修正公式（2)计算钨带灯电流「与在高温计有效波长下各分度温度点亮度温度的关系，并计算电流变化率出，dt
用于高温
计分度实验。对于选择不同减弱滤光片可覆盖或相交的温度测量范围，若高温计极限有效波长不同，应分别计算各分度温度点的高温计相应有效波长下钨带灯亮度温度对应的灯电流Iwer：
[= I[()] +[,()2(]Www.bzxZ.net
式中，极限有效波长入，和入，的单位为nm。(2)
在660nm附近，钨带灯在电流一定的条件下，亮度温度随波长的变化率见表3，也可用式（3）计算：
式中：ag=-2.25×102℃/nm
a,=4.05×10-%/m
a2=-1.047×10-7/(℃·nm)）
亮度温度t的范围为800℃~2200℃。(3)
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表3 660mm附近钨带灯亮度温度t随波长的变化率兴aa
注：温度单位为℃，波长单位为nm。1100
率兴的标准不确
表3和式（3）给出的660nm附近钨带灯亮度温度t随波长的变化率da
定度为10%。
7.3.3.2在对高温计分度之前，应将其从包装箱中取出，在恒温室内放置不少于12h。7.3.3.3将真空钨带灯安装在调节支架上。7.3.3.4正确连接钨带灯电源以及用于灯电流测量的适用的标准电阻和直流电压测量仪表。注意钨带灯注明“+”的电极应与电源正极相连。7.3.3.5灯座采用水冷却方式的钨带灯，钨带灯通电时灯座应接通冷却水，并保持适当流量。冷却水的温度应接近钨带灯检定证书的规定。7.3.3.6钨带灯经运输或长期放置未用，应先对其进行退火处理。以1A/min的电流速率将钨带灯平滑升至其最高使用温度，保持20min，随即以1A/min的速率将钨带灯电流降至0A。
7.3.3.7用沾有酒精的脱脂棉或镜头纸擦拭钨带灯玻璃泡壳（或窗口），再用干净的绸布擦净。
7.3.3.8将高温计镜头外表面（或窗口）及目镜表面用镜头纸或干净的绸布轻轻擦净。7.3.3.9以模拟量输出的高温计，为测量其输出值，应连接相应的直流电压测量仪表。7.3.3.10高温计和其他实验用仪器，应按要求进行预热。按高温计的使用说明调节高温计目镜（或接目镜），使观测者同时看清十字分7.3.3.11
划线等辅助瞄准标记(如果有)和视场光阑。7.3.3.12将高温计和钨带灯调至适当高度，并使高温计水平放置。7.3.3.13调整钨带灯与高温计之间的距离，使高温计测量目标的大小与分度钨带灯所使用的面积（一般其直径约为0.8mm）尽量接近。7.3.3.14调节钨带灯调节支架和高温计物镜，使得从高温计目镜中观察到的钨带灯灯带清晰并接近规定的钨带灯瞄准方位。调节时，钨带灯后可放置辅助光源，以便于瞄准。
7.3.3.15有干涉滤光片选择功能的高温计，应选用约660nm的干涉滤光片。7.3.3.16有数字滤波选择功能的高温计，应选用数字滤波。7.3.3.17具有发射率修正功能的高温计，应将发射率设定为1。7.3.4分度
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用钨带灯对高温计进行两次分度。分度温度点为：800℃，1000℃，1200℃，1400℃，1700℃，2000℃和2200℃。可根据需要，增加分度温度点。分度时优先使用真空钨带灯。
7.3.4.1以1A/min的速率平滑调节电流，将钨带灯升至表4相应钨带灯的最低分度温度点附近
表4高
高温计分度温度点及钨带灯稳定时间温度/℃
钨带灯
800℃~1700℃
800C~1400℃
温度/℃
钨带灯
1700℃-2200℃
1400℃~2000℃
调节钨带灯调节支架和高温计物镜，使得从高温计目镜中观察到的钨带灯灯7.3.4.2
带清晰并符合规定的钨带灯瞄准方位。调节时，钨带灯后可放置辅助光源，以便于瞄准。
7.3.4.3钨带灯稳定时间达到表4规定的时间后，重复7.3.4.2的操作，进行微调。若直流稳流电源在表4规定的时间内不能达到7.1.2.1c）中规定的电流稳定度，钨带灯稳定时间应适当延长。
7.3.4.4微调灯电流，使亮度温度接近分度温度点，亮度温度偏离不得超过土2℃7.3.4.5测量并记录灯电流I和高温计输出值t：或U.。测量前，根据高温计说明书的规定，确认高温计选用了适用的减弱滤光片和放大器量程（如果有或需要人工选择）；对于需要在不同减弱滤光片和放大器量程下分度的温度点，应在不同选择下分别测量并记录；如果需要的话，在与测量高温计输出值t，或U，相同的放大器量程，对高温计在暗状态清零或测量零点输出U，。高温计在实验室常规环境下和暗室环境下的测量结果之差大于0.05℃时，测量应在暗室环境下进行。7.3.4.6以1A/min的速率平滑调节电流，将钨带灯升至下一个分度温度点附近。7.3.4.7重复7.3.4.3至7.3.4.6，直至完成在钨带灯或高温计上限分度温度点的分度。以1A/min的速率将钨带灯电流降至0A。7.3.4.8更换充气钨带灯和灯电流测量用标准电阻。选择1800℃~2200℃范围内的各分度温度点，重复7.3.4.4至7.3.4.7的操作。7.3.4.9重复7.3.4.1至7.3.4.8的操作，做第二次分度。7.3.5重复性
高温计的重复性以高温计分别在5.1指定的2个亮度温度下对真空钨带灯的10次测量的标准偏差s表示。
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重复性测量参照7.1和7.2的有关操作。测量前应确保钨带灯瞄准方位正确，测量并记录灯电流I、高温计输出值t，（清零后)或U.和零点输出U，（如果需要）。重复性测量次数i=1，2，…·10；每次测量的时间间隔为20min。重复性实验可在分度实验之前进行。7.3.6稳定性
对于后续检定和使用中检验，稳定性检验可直接利用7.3.4中在1200℃的分度数据。
7.3.7检定数据处理
7.3.7.1直接分度数据处理
a）分度结果计算
若高温计输出量为电压（或电流），则根据高温计说明书给出的亮度温度t一电压U函数t=f(U)计算两次测量的输出电压对应的亮度温度：t = f(U, -U)
不需或不能测量零点输出值的高温计，设U，=0。将两次亮度温度测量值t，修正到相应分度温度点灯电流I对应的亮度温度值tu：tu = t; + (Iet - I,)/I
b）分度一致性计算检验
（tn+tn2）
计算所有分度温度点先后两次分度结果的差值的绝对值△t，均不应超过表5中相应温度下的规定值：
Ati=[ tn-t2 1
表5分度一致性要求
-致性
注：*对1400℃～2000℃的充气钨带灯的要求。1300
经检验不符合表5规定的分度温度点，应重新进行两次分度。c）稳定性
将分度温度点为1200℃的本次分度结果t,与上周期检定的分度结果t进行比较其差值的绝对值应符合5.2的规定，否则稳定性不合格。在使用中检验稳定性不合格的高温计应随即送检。
d）重复性
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