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黑體�
閱讀�2311�(shí)間:2022-04-13 13:49:24

    黑體爐指能全部吸收外部的輻射能量,同�(shí)能全部輻射出自身全部能量的物��

基本�(nèi)�

    中文名稱(chēng):黑體爐

    英文名稱(chēng):blackbody furnace

    定義:由黑體腔及其加熱或冷卻裝置�(gòu)成的裝置�

    �(yīng)用學(xué)科:�(jī)械工程(一�(jí)�(xué)科);工�(yè)自動(dòng)化儀表與系統(tǒng)(二�(jí)�(xué)科);溫度測(cè)�?jī)x�-溫度�(cè)�?jī)x表一般名詞(二級(jí)�(xué)科)

    工業(yè)自動(dòng)化儀表與系統(tǒng)

    1.黑體的定�:能全部吸收外部的輻射能量,同�(shí)能全部輻射出自身全部能量的物體。量化說(shuō)明為:吸收率�1,發(fā)射率�1�

    2.黑體的主要技�(shù)指標(biāo):黑體的發(fā)射率,黑體腔口直�,溫度均勻性和輻射溫度不確定度。因此為了確保黑體的�(chǎn)�,通常黑體都是按溫度分段設(shè)�(jì)�

    3.人工黑體:通常我們所�(shuō)的黑體為人工黑體。人工黑體的�(fā)射率接近�1,但不等�1�

    4.黑體的用�:黑體的主要功能是�(chǎn)生一定溫度下的標(biāo)�(zhǔn)輻射。因此在溫度�(jì)量中主要用于檢定各種輻射溫度�(jì),如光學(xué)高溫�(jì)、紅外溫度計(jì)、紅外熱像儀�� 隨著科學(xué)技�(shù)的發(fā)�,黑體的用途已�(jīng)不局限于在溫度計(jì)量方面的�(yīng)�。在光學(xué)方面,已�(jīng)普遍采用黑體作為�(biāo)�(zhǔn)輻射源和�(biāo)�(zhǔn)背景光源。在�(cè)量領(lǐng)域里,黑體已�(jīng)用于�(cè)量材料的光譜�(fā)�、吸收和反射特�。在高能物理的研究中,黑體已�(jīng)用作為產(chǎn)生中子源� � 同的用途對(duì)黑體的要求是不一樣的。在溫度�(jì)量領(lǐng)�,主要是利用黑體輻射和溫度的�(duì)�(yīng)�(guān)系,因此要求黑體的發(fā)射率越高越好。要求黑體的輻射能量按照光譜分布 (也就是黑體光譜輻射能量、也�(chēng)為單色能量)都能符合普朗克定�,這樣我�?cè)跈z定或校準(zhǔn)輻射溫度�(jì)�(shí),以黑體的溫度(或標(biāo)�(zhǔn)輻射溫度�(jì))的示值,�(lái)修正� 射溫度計(jì)的偏�。因此在選擇黑體�(shí)通常是選擇發(fā)射率較高的腔式黑體,同時(shí)也要注意黑體腔口直徑,溫度均勻性和輻射溫度不確定度� � 光學(xué)�(yīng)用中,通常要求輻射源的輻射面積較大,但是溫度不�,只�(guān)注輻射面的溫度均勻性而不一定關(guān)注輻射能量與溫度�(duì)�(yīng)的準(zhǔn)確�,因此選擇面源黑體較多。但 隨著科學(xué)技�(shù)的發(fā)�,現(xiàn)在光�(xué)�(yīng)用中也已�(jīng)用到大口徑的高溫黑體,但�(duì)�(fā)射率的要求可以低一�(diǎn),達(dá)�0.98以上即可,像某些腔些黑體的直徑可以達(dá)� 65mm,發(fā)射率�(dá)到了0.995,也非常適合做紅外的校驗(yàn)� �(duì)于測(cè)試和研究中所采用的黑�,是根據(jù)需要設(shè)�(jì),種�(lèi)繁多。用于材料光譜發(fā)射率�(cè)量的黑體,是一�(gè)界于腔式黑體和面源黑體之間的黑體,發(fā)射面只有 Φ10mm。用于輻射溫度儀器中定點(diǎn)校準(zhǔn)用的黑體,是一�(gè)定溫度的輻射能量很穩(wěn)定的光源。在�(guó)防軍工系�(tǒng)使用的黑體中小只有小手指�,因此稱(chēng)為指狀� �;為了模擬目�(biāo),在一�(gè)平面上分隔成多�(gè)不同溫度區(qū)域的�(zhuān)用面源黑體稱(chēng)為目�(biāo)模擬器。等��

    5.黑體的發(fā)展史:黑體�(kāi)始發(fā)展的是高溫黑體,早在20世紀(jì)50年代,由于光�(xué)高溫�(jì)的應(yīng)用,�(dāng)�(shí)的蘇�(lián)和英�(guó)已經(jīng)研制出了黑體�,高工作溫度可以�(dá)�2500℃�20世紀(jì) 60年代,日本生�(chǎn)出臥式黑體爐,高工作溫度�2200�;同年代,我�(guó)也研制出臥式黑體�,工作溫度為900�3200�� �20世紀(jì)60年代,中溫黑體就有人�(kāi)始研�,因?yàn)�?dāng)�(shí)的技�(shù)條件限制,對(duì)黑體技�(shù)(如黑體�、等溫黑體腔、黑體發(fā)射率等)�(rèn)�(shí)不足,甚至將熱電偶檢定爐的中間放置一�(gè)靶子就看作是黑體� 自從美國(guó)在越南戰(zhàn)�(zhēng)使用紅外技�(shù),成功地偵察到密林中的胡志明小道后(注:�(dāng)�(shí)胡志明小道是�(yùn)輸線�,拉�(kāi)了紅外技�(shù)在軍事上�(yīng)用的序幕。隨�,各�(guó)� �(kāi)展了紅外偵察、紅外偽�、紅外制�(dǎo)、紅外誘�、空中防�(wèi)等技�(shù)的研究工�,這就促�(jìn)了對(duì)黑體技�(shù)的研究,尤其是對(duì)中低溫黑體的研究。因此國(guó)外在20世紀(jì) 80年代就已�(jīng)有低溫黑�,我�(guó)�(duì)低溫黑體的研�,是�20世紀(jì)90�(kāi)�� � 30年來(lái),紅外技�(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于民用,如紅外資源�(wèi)星、紅外氣象衛(wèi)�、紅外加�、紅外干�、醫(yī)用紅�、紅外測(cè)溫等,同�(shí)�(kāi)始了民用黑體�(chǎn)品的研究。尤 其是�20年來(lái),紅外溫度計(jì)的廣泛應(yīng)用,作為紅外溫度�(jì)檢定用的主要�(shè)備-黑體的市�(chǎng)需求量增加,這促�(jìn)了黑體技�(shù)向產(chǎn)品化傳化的�(jìn)�� �(duì) 黑體技�(shù)的研究,尤其是對(duì)黑體�(fā)射率技�(shù)的研�,從20世紀(jì)50年代�(kāi)始,一直是斷斷�(xù)�(xù)地�(jìn)行著。國(guó)�(nèi)一些大�(xué),對(duì)黑體�(fā)射率�(jìn)行研�,并根據(jù)輻射換熱 原理,對(duì)�(dāng)�(shí)的黑體產(chǎn)品研究出一套發(fā)射率的計(jì)算方�。同�(shí),形成了�(duì)圓柱形黑體腔,腔體長(zhǎng)度和腔口之比(稱(chēng)為形腔比)為一�(gè)固定的模式�1998�,在�(guó) 防計(jì)量科研課題的研究�,專(zhuān)家在基于等溫和漫反射的基�(chǔ)�,應(yīng)用輻射換熱原理,�(dǎo)出了黑體�(fā)射率全新的計(jì)算公�,從理論上證明了只要黑體腔內(nèi)表面溫度均勻 且為漫反�,黑體的�(fā)射率只與黑體的腔口面積與�(nèi)表面面積之比、黑體腔�(nèi)表面�(fā)射率有關(guān),而與黑體的形狀、黑體的溫度�(wú)�(guān),系�(tǒng)闡述了黑體發(fā)射率的理�� 使得�(duì)黑體�(fā)射率理論的研究,向前邁�(jìn)了一�,同�(shí)�(duì)于黑體的研制和生�(chǎn),有著極大的指導(dǎo)意義� �(duì) 于腔式黑�,也是一�(gè)逐步�(fā)展過(guò)�。從�(kāi)始研制出雛形黑體,到�(kāi)始重視形腔比,因此改�(jìn)黑體腔按照一定的形腔比設(shè)�(jì),將黑體的性能�(jìn)行提高;到開(kāi)始重視黑 體的等溫�,盡量提高黑體的等溫區(qū)域,將黑體的性能�(jìn)一步提�;到目前為止,應(yīng)用黑體發(fā)射率的理論計(jì)算公式指出的改�(jìn)途徑,使黑體的性能又得到提�;這就 是一�(gè)不斷�(fā)展和不斷完善的過(guò)�� � 黑體的設(shè)�(jì)�,人們對(duì)于黑體的等溫特性越�(lái)越重�,黑體腔�(nèi)表面的溫度均勻性已�(jīng)作為黑體�(shè)�(jì)主要技�(shù)指標(biāo);因此對(duì)于有的黑體內(nèi)表面溫度均勻性較好的黑體,又�(chēng)為“等溫黑體�。對(duì)于黑體內(nèi)表面溫度均勻性的要求,將熱管技�(shù)�(yīng)用于黑體,黑體內(nèi)表面等溫效果很好,因此近代使用熱管技�(shù)研制出的黑體,稱(chēng)為熱 管黑�。熱管黑體是等溫黑體的一種� 隨著科學(xué)技�(shù)�(fā)�,需要更高精度的黑體作為�(biāo)�(zhǔn)輻射�,尤其在300℃以下溫度段。因此又�(fā)展了高精度的黑體,這些黑體輻射溫度的準(zhǔn)確度在(0.1�0.5)℃�0.01℃分別率�

    6.�(guó)�(nèi)黑體爐研�(fā)�(xiàn)狀 :在初期,我�(guó)要實(shí)�(xiàn)紅外技�(shù)的研究與�(kāi)�(fā),要用到黑體輻射�,但是在改革�(kāi)放的初期,國(guó)外實(shí)際上�(duì)我國(guó)有貿(mào)易限�,比較有科技含量的產(chǎn)品,你拿再多的外匯也是買(mǎi)不到�。黑體輻射源的研�(fā)與生�(chǎn)滯后�(yán)重制約了我國(guó)紅外事業(yè)的發(fā)�。在20世紀(jì)七八十年�,做�(shí)�(yàn)與標(biāo)定的黑體輻射�,用于紅外標(biāo)定的都是�(jìn)口產(chǎn)�,如ISOTECH,EOI,相�(guān)�(chǎn)品都不錯(cuò),基本上黑體爐的市場(chǎng)是以美國(guó)�(dú)�,很�,但是�(jìn)口成本太�(guò)高了,有�(shí)受意�(shí)形態(tài)與關(guān)系影�,我們想要�(jìn)口都難,這�(gè)�(yán)重限制了我國(guó)紅外事業(yè)的發(fā)�,到本世紀(jì)�,我�(guó)主要科研單位加快了黑體產(chǎn)品的研發(fā)�(jìn)�,黑體爐�(guó)�(chǎn)化也�(fā)展很�,如武漢的凱爾文光電,昆明的云南儀表廠(已�(jīng)倒閉�,為黑體的市�(chǎng)化做出了杰出的貢�(xiàn),相�(guān)的產(chǎn)品指�(biāo)與穩(wěn)定性都與國(guó)外產(chǎn)品實(shí)�(xiàn)了同�,隨著大量產(chǎn)品�(jìn)入市 �(chǎng),供給增加,黑體的市�(chǎng)�(jià)格也�(yīng)聲下�,紅外生�(chǎn)廠家的成本也因規(guī)模效�(yīng)而不斷下�,為紅外熱像�(chǎn)品的市場(chǎng)�,民用化�(kāi)辟了廣闊的市�(chǎng)前景。我�(guó)的紅外科研也在不斷縮小與�(guó)外水平的差距�


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