長波輻射表響應(yīng)時間測試方法

長波輻射表響應(yīng)時間測試方法1范圍本方法適用于一級和二級的長波輻射表響應(yīng)時間的測試。2引用文件本規(guī)范引用下列文件：JJF1992—2022長波輻射表校準(zhǔn)規(guī)范GB/T33701—2017長波輻射表凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。3術(shù)語長波輻射表響應(yīng)時間（以下簡稱響應(yīng)時間）當(dāng)儀器輸入有階躍變化時，儀器輸出從一個穩(wěn)態(tài)值到另一個穩(wěn)態(tài)值所需的時間。4概述長波輻射表是用于測量大氣長波輻射和地球長波輻射的儀器，它主要由長波輻射入射窗口罩、感應(yīng)器件（黑色感應(yīng)面與熱電堆）、測溫元件、防輻射罩、水平泡、表體、信號輸出端和水平調(diào)節(jié)螺釘?shù)炔考M成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1長波輻射表結(jié)構(gòu)示意圖1—長波輻射入射窗口罩；2—感應(yīng)器件；3—測溫元件；4—防輻射罩；5—水平泡；6—表體；7—信號輸出端；8—水平調(diào)節(jié)螺釘長波輻射表利用輻射平衡原理進(jìn)行長波輻射測量，即在接收外界投射的長波輻射的同時，自身也向外界發(fā)射長波輻射。因此，長波輻射表的熱電堆輸出的感應(yīng)電動勢正比于其接收到的凈長波輻射，即正比于外界入射的長波輻射與其自身向外發(fā)射的長波輻射之差。通過準(zhǔn)確測定感應(yīng)電壓，可計算出凈長波輻射；通過自身的熱敏電阻或鉑電阻等測溫元件測量表體溫度和罩體溫度，可計算出長波輻射表向外界發(fā)射的長波輻射。長波輻射表測量階躍凈輻射，當(dāng)程控快門閉合時，長波輻射表初始輸出值為，當(dāng)程控快門打開時階躍開始，初始時間為，階躍持續(xù)時長波輻射表最終穩(wěn)定輸出值為，根據(jù)長波輻射表響應(yīng)輸出值響應(yīng)曲線，計算達(dá)到95％的時間，響應(yīng)時間為t1，單位為秒s。5計量特性響應(yīng)時間一級長波輻射表＜15s；二級長波輻射表＜30s。6測試條件6.1環(huán)境條件環(huán)境溫度：（23±3）℃；相對濕度：≤80％。6.2測試標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備測試標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備技術(shù)指標(biāo)見表1

表1測試標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備序號測量設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)1長波輻射源黑體輻射源輻射面直徑：≥25mm有效發(fā)射率：≥0.95溫度范圍：（室溫～100）℃溫度穩(wěn)定性優(yōu)于±0.1℃/10min2高速快門通光口徑直徑：≥20mm快門打開100%面積的時間不大于100ms3信號采集器電壓測量范圍：（0～100）mV準(zhǔn)確度等級不低于0.1級單通道采樣率不小于100Hz分辨率：1ms4鋼板尺測量范圍：0mm～150mm最大允許誤差：±0.5mm7測試項目和測試方法7.1測試項目長波輻射表響應(yīng)時間。7.2測試方法7.2.1外觀檢查對長波輻射表的外觀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查。長波輻射表外觀應(yīng)完好，入射窗口罩無磨損，表體無明顯變形和機(jī)械損傷；水平泡清晰可見；銘牌和標(biāo)記應(yīng)完整、清晰、醒目。7.2.2測試方法將長波輻射表、程控快門和長波輻射源置于水平工作臺不少于30min，數(shù)據(jù)不少于30min；長波輻射表距程控快門30mm～50mm，程控快門距長波輻射源輻射面80mm～100mm；使用激光水平儀標(biāo)識光軸，確保光軸平行于水平面，手動調(diào)整長波輻射表、程控快門和長波輻射源的中心位置，在光軸上；長波輻射源溫度設(shè)為80℃，穩(wěn)定時間不小于10min；程控快門處于閉合狀態(tài)，使用數(shù)據(jù)長波輻射表，采樣周期≤0.1s，測量1min，測得m次輸出值，記錄（i=1，2，3，…，m），計算m次算術(shù)平均值E0外部觸發(fā)程控快門處于打開狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集器自動記錄觸發(fā)程控快門時間，作為階躍凈輻射開始時間t0，數(shù)據(jù)長波輻射表輸出值，采樣周期≤0.1s，待輸出值穩(wěn)定后測量1min，測得m次長波輻射輸出值Eej（j=1，2，3，…，m），計算算術(shù)平均值，得到最終穩(wěn)定輸出值重復(fù)a～f不小于n次（n≥3）。7.2.3數(shù)據(jù)處理EEt=0.95Et——Ee——E0——響應(yīng)時間計算tr=tr——響應(yīng)時間，t1——Ett0取n（≥3）次測量響應(yīng)時間平均值tr作為響應(yīng)時間的結(jié)果。8測試結(jié)果表達(dá)經(jīng)測試的長波輻射表出具測試證書，給出測試結(jié)果以及測量結(jié)果不確定度。測試原始記錄格式（推薦性）見附錄A，測試證書內(nèi)頁的信息和格式（推薦性）見附錄B。9測試時間間隔由于復(fù)測時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等因素所決定的，因此，使用單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)測時間間隔，建議復(fù)測時間間隔不超過2年。附錄A長波輻射表響應(yīng)時間原始記錄格式（推薦性）證書編號：委托單位證書編號制造廠器具名稱出廠編號溫度技術(shù)依據(jù)相對濕度測試人員核驗人員測試日期備注測試使用的計量標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)器名稱測量范圍不確定度/準(zhǔn)確度等級/最大允許誤差證書編號及有效期外觀、工作正常性檢查測試次數(shù)初始測量次數(shù)EmVEmV最終測量次數(shù)EmVEEms階躍凈輻射開始時間tmstms響應(yīng)時間tms響應(yīng)時間平均值tms111…………mk211…………mk311…………mk測量結(jié)果不確定度U(k=2)附錄B長波輻射表響應(yīng)時間測試證書內(nèi)頁格式（推薦性）測試項目測試結(jié)果外觀檢查響應(yīng)時間測量結(jié)果不確定度U(k=2)以下空白

附錄C響應(yīng)時間測量結(jié)果不確定度評定示例C.1概述C.1.1被測儀器：長波輻射表。C.1.2測量標(biāo)準(zhǔn)：長波輻射源，黑體輻射源輻射面直徑≥25mm；溫度范圍：室溫5℃～100℃；溫度穩(wěn)定性優(yōu)于±0.1℃/10min；高速快門，時間不大于100ms；信號采集器，準(zhǔn)確度等級不低于0.1級。C.1.3環(huán)境條件：環(huán)境溫度：22℃；相對濕度：42％。C.1.4測量方法：依據(jù)本測試方法7.2.2中的規(guī)定。C.2測量模型tr式中：trt1——Ett0C.3合成方差和靈敏系數(shù)u靈敏系數(shù)為：c1cC.4不確定度分量的評定C.4.1測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u長波輻射表的響應(yīng)時間測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1R=u表C.1三次測量結(jié)果測量次數(shù)n第一次第二次第三次測量結(jié)果t12990ms13250ms13310msC.4.2快門打開時間引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u快門打開需要一定時間，導(dǎo)致階躍輸入偏離理想階躍，快門打開時間為100ms，打開時間的影響，按均勻分布考慮：uC.4.3由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引入的分量主要包括電壓幅值測量、采集時間測量以及采樣速率引入的分量，由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電壓測量0.1級，高速采樣率為100Hz，則經(jīng)過計算三個分量引入的不確定度分量均可忽略不計。C.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表C.2。序號不確定度來源不確定度分量（ms）評定方法1