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        技術(shù)文章

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        ?Mikron M330黑體爐:校準(zhǔn)不同波段(UV-VIS-NIR)高溫計(jì)探測(cè)器

        更新時(shí)間:2025-05-16點(diǎn)擊次數(shù):300

        Mikron M330黑體爐:校準(zhǔn)不同波段(UV-VIS-NIR)高溫計(jì)探測(cè)器


        在高溫非接觸測(cè)量領(lǐng)域中,如何確保紅外或多波長(zhǎng)高溫計(jì)的測(cè)量精度,是設(shè)備能否穩(wěn)定應(yīng)用于工業(yè)與科研的重要前提。Mikron M330黑體爐作為一款性能優(yōu)秀的高溫輻射標(biāo)準(zhǔn)源,在新型光纖多波長(zhǎng)高溫計(jì)的校準(zhǔn)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用,特別是在不同波段探測(cè)器響應(yīng)特性的修正和精度驗(yàn)證中提供了不可替代的支持。

        一、校準(zhǔn)目的:建立探測(cè)器響應(yīng)與輻射強(qiáng)度的定量關(guān)系

        多波長(zhǎng)高溫計(jì)通常由多個(gè)探測(cè)器組成,用以覆蓋紫外(UV)、可見(jiàn)光(VIS)和近紅外(NIR)多個(gè)波段。本文所述的測(cè)溫系統(tǒng)使用CCD(200–1050 nm)和InGaAs(1000–1700 nm)兩種探測(cè)器。在實(shí)際應(yīng)用中,不同波段的探測(cè)器對(duì)相同溫度下的輻射響應(yīng)存在差異,因此需要通過(guò)黑體輻射源建立其輻射傳遞函數(shù)(Radiation Transfer Function, RTF),以實(shí)現(xiàn)輻射強(qiáng)度到真實(shí)溫度的準(zhǔn)確反演。

        二、Mikron M330黑體爐的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

        Mikron M330黑體爐具備高發(fā)射率、寬溫度范圍(300°C 至 1700°C)及優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性,非常適合用作高溫光學(xué)測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)源。其可調(diào)溫黑體輻射特性使得用戶可選取多個(gè)穩(wěn)定溫度點(diǎn),進(jìn)行系統(tǒng)性、分波段的校準(zhǔn)操作,是多波長(zhǎng)溫度測(cè)量中合適的校準(zhǔn)工具之一。

        三、校準(zhǔn)過(guò)程詳解

        1. 黑體溫度設(shè)置

        為了覆蓋系統(tǒng)的主要測(cè)溫范圍,實(shí)驗(yàn)選取了 800°C、900°C、1000°C、1100°C、1200°C 五個(gè)溫度點(diǎn),對(duì)兩個(gè)探測(cè)器通道分別進(jìn)行標(biāo)定。

        2. 數(shù)據(jù)采集與非線性修正

        每一溫度點(diǎn)下,分別采集CCD與InGaAs的輸出信號(hào),并進(jìn)行如下修正:

        • 先減去暗電流噪聲(VdarkV_});

        • CCD通道還需應(yīng)用五階多項(xiàng)式校準(zhǔn)函數(shù) F(x)F(x) 進(jìn)行非線性補(bǔ)償;

        • InGaAs通道因其響應(yīng)線性良好,無(wú)需非線性校正。

        3. 輻射響應(yīng)函數(shù)計(jì)算

        在獲取修正后的信號(hào) VcorrectV_} 后,結(jié)合Mikron M330在該溫度下的黑體輻射理論值 Ib,λ(T)I_(T),計(jì)算系統(tǒng)的輻射傳遞函數(shù):

        γλ=Vcorrect?VdarkIb,λ(T)gamma_lambda = frac} - V_}}(T)}

        該函數(shù)用于描述探測(cè)器在某一波長(zhǎng)下對(duì)真實(shí)輻射強(qiáng)度的響應(yīng)能力,是后續(xù)精確測(cè)溫的基礎(chǔ)。

        4. 精度分析與誤差評(píng)估

        通過(guò)比較各溫度下的γλ與其平均值,分析相對(duì)誤差α,結(jié)果顯示:

        • 在優(yōu)化波段(CCD通道的700–1000 nm,InGaAs通道的1100–1650 nm)內(nèi),γλ的相對(duì)誤差小于 2%;

        • 不同波段的誤差分布為系統(tǒng)溫度反演提供了有效的不確定度評(píng)估依據(jù)。

        5. 應(yīng)用于實(shí)際測(cè)溫

        利用上述校準(zhǔn)結(jié)果,研究人員成功測(cè)量了多個(gè)黑體溫度點(diǎn)(1173 K、1273 K、1373 K、1473 K),最大測(cè)量誤差僅為 ±5 K,充分驗(yàn)證了Mikron M330在校準(zhǔn)中提供的高精度與穩(wěn)定性。

        四、結(jié)語(yǔ):校準(zhǔn)保障測(cè)量,標(biāo)準(zhǔn)支撐應(yīng)用

        Mikron M330黑體爐不僅是實(shí)驗(yàn)室中的高精度參考源,更是推動(dòng)多波長(zhǎng)高溫計(jì)實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用的重要技術(shù)支撐。通過(guò)對(duì)CCD和InGaAs通道的系統(tǒng)校準(zhǔn),該黑體爐幫助研究人員建立起測(cè)量信號(hào)與真實(shí)溫度之間的準(zhǔn)確關(guān)系,為航空航天、金屬加工、燃燒測(cè)溫等復(fù)雜環(huán)境中的非接觸式溫度測(cè)量提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來(lái),隨著測(cè)溫系統(tǒng)應(yīng)用范圍的拓展,Mikron M330的角色將愈加重要,其在高溫輻射測(cè)量中的標(biāo)準(zhǔn)功能將持續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用。



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