Приложение I (справочное). Калибровка калориметра (метод испытания В)

Приложение I
(справочное)

Калибровка калориметра (метод испытания В)

I.1 Калибровка калориметра

I.1.1 Общие положения

Калибровка калориметра осуществляется сравнением с так называемым "абсолютно черным телом". Плотность потока излучения внутри "абсолютно черного тела" (Вт/м ²) сравнивается с напряжением выходного сигнала (В). Калибровочная кривая является прямой линией через начало координатной системы, показывающей выходной сигнал (В) в функции плотности потока излучения (см. рисунок I.1). Во время калибровки калориметр работает в том же режиме, что при измерении излучения под нагревателем, используя ту же самую проводку, усилитель и другие компоненты.

I.1.2 Метод калибровки в сравнении с "абсолютно черным телом"

В этом методе используется "абсолютно черное тело" со сферической полостью из керамики, имеющей внутренний диаметр 300 мм. Сферическая полость нагревается до температуры, не более 600 °С. Имеет отверстие (апертуру) такого же диаметра, как измеритель тепла, подлежащий поверке.

Для калибровки через апертуру калориметр вставляется в сферическую полость "абсолютно черного тела" так, что передняя поверхность радиометра выравнивается с внутренней поверхностью сферической полости. Излучение от внутренней горячей поверхности "абсолютно черного тела" передается на измеритель тепла и дает адекватный выходной сигнал (В).

Калибровка при температуре "абсолютно черного тела" до 600 °С является достаточной.

Примечание - Абсолютно черное тело (  1) с температурой 600 °С имеет плотность потока излучения, как и нагреватель светового излучения ( < 1) с температурой 900 °С.

Плотность потока излучения E (Вт/м ²) при температуре Г (K), отнесенную к температуре измерителя тепла 20 °С, вычисляют по формуле Стефана-Больцмана

,

(I.1)

где  =  W/(m ²T ⁴), физическая постоянная - постоянная Больцмана, определяющая объемную плотность равновесного теплового излучения абсолютно черного тела.

Чувствительность при каждом значении температуры вычисляют по уравнению

,

(I.2)

где S - чувствительность калориметра, мкВ/(Вт/м ²);

U - напряжение датчика, В.

Калибровка осуществляется по всему диапазону плотности потока излучения от светового нагревателя (или трубчатого нагревателя). Это обеспечивается калибровкой на нескольких значениях температуры "абсолютно черного тела". Для каждой температуры проводят три измерения и рассчитывают среднее арифметическое из полученных данных. До проведения измерений достигается температурное равновесие при каждом значении температуры калибровки. Чувствительность по всему диапазону плотности потока излучения устанавливается по отдельным значениям чувствительности, используя графические методы и статистические средства. По данным плотности потока излучения строится график зависимости в сравнении с напряжением выходного сигнала калориметра (рисунок I.2). Коэффициент корреляции задается наиболее подходящей прямой линией через начало системы координат (рисунок I.2).

Калибровка проводится для значений плотности потока излучения Вт/м ².

I.2 Пример с решением

Таблица I.1 - Калибровка трубчатого нагревателя

Температура "абсолютно черного тела", °С	Средний выходной сигнал, В	Плотность потока излучения, Вт/м 2	1/S, (Вт/м 2)/В
100	0,299	680	2273
150	0,573	1398	2439
202	0,990	2469	2491
250	1,557	3825	2456
300	2,487	5695	2290
352	3,605	8235	2284
402	4,776	11354	2377
452	6,284	15249	2427
500	8,037	19828	2467

х - средний выходной сигнал, В; у - плотность потока излучения, Вт/м ²

Рисунок I.1 - Определение коэффициента корреляции для светового нагревателя

Согласно графику и с использованием уравнения по I.2

.