1 引言
對輻射溫度計的校準、檢定，通常采用比較法，就是通過高穩(wěn) 定度的輻射源（通常為 黑體輻射源）和其他配套設備，將標準器所復現的溫度與被檢輻射溫度計所復現的溫度進行比較，以判斷其是否合格或給出校準結果。
在校準、檢定工作中，輻射源一般在-6～1 200 ℃（或1 600 ℃）范圍內可用開口式 中、低溫黑體爐，1 200 （或1 600 ℃）～3 200 ℃采用抽真空并充惰性氣體保護的高溫 黑體爐。標準器分別為二等標準熱電偶（二等標準鉑電阻溫度計）和標準光學（光電）高溫計。
目前，國家檢定系統(tǒng)表上3 200 ℃以上部分沒有相應的傳遞系統(tǒng)。但是，根據型號任務 的需要，有些單位已經研制、使用了測溫上限超過3 200 ℃的輻射溫度計。對這些溫度計進 行 校準、檢定時，輻射熱源作為標準與被檢之間的比較介質是非常重要的。其主要技術指標為 ：溫度范圍、穩(wěn)定度和有效發(fā)射率?，F在的黑體輻射源通常為黑體爐，在現有的技術條件下，由于受制造加熱器、黑體空腔的材料耐溫性限制，其溫度范圍只能達到-60～3 200 ℃ ，無法用于檢定測溫上限超過3200 ℃的輻射溫度計。
激光能量法是本文提出的一種新的校準方法。根據此原理建立相應的激光輻射源校準 裝置，將可實現對測溫上限超過3200 ℃的輻射溫度計的校準、檢定。
2 工作原理
輻射溫度計是依據物體輻射的能量來測量溫度的儀表。根據輻射理論，任何物 體只要不處于絕對零度（-273.15 ℃），那么在其他任意溫度下都存在熱輻射。處于熱平衡 狀態(tài)的黑體在半球方向的單色輻射出射度是波長和溫度的函數。
在一定的波長下，黑體的單色輻射出射度是溫度的單值函數，可以通過某一波長下的 單色輻射出射度的測量來得出黑體的溫度。這就是輻射測溫學的理論基礎，黑體輻射的普朗克定律。
在實際測量中，輻射溫度計的單色器不可能是完全單色的。而且，探測器也要求獲得 一定光譜范圍的輻射能量，否則由于所接收的能量很小而無法作出響應。同時，實際被測物體也不是黑體。
測溫時，將輻射溫度計瞄準被測物體，輻射溫度計的探測器接收到被測物體所輻射的 能量，經信號處理電路轉換為相應的電信號或進一步通過顯示器直接顯示出被測物體的溫度值。
根據以上輻射溫度計的測溫原理，可尋找出輻射能量的波長 在［λ1，λ2］范圍內的輻射源；輻射能量對應于黑體某一特定的溫度，但是輻射源 本身的溫度并不等于此溫度，輻射能量連續(xù)可調，輸出的輻射能量較高。
由于激光器發(fā)射對應于黑體在幾千攝氏度高溫時所發(fā)出的輻射溫度計有效波段內的輻 射能量時，激光器本身的溫度是達不到幾千攝氏度的，特別是用于校準的激光器功率較小，因此自身的溫度很低。這樣，激光器所發(fā)出的輻射能量就不受本身制造材料耐溫性的限制。 利用激光器的這一特點，選擇工作波長在輻射溫度計有效波長范圍內的激光器，來 模擬溫度輻射在某一特定溫度和輻射溫度計有效波段內的黑體輻射能量，使輻射溫度計所接收到的激光能量與此特定溫度的黑體在輻射溫度計有效波段內的輻射能量相等，把激光器的 輸出能量與特定溫度聯系起來，可取代常規(guī)校準過程中的黑體爐作為校準輻射溫度計 的輻射源。激光器的輸出能量由標準激光功率計進行校準，標準激光功率計的標準值可通過測量電量的方法準確獲得。
用標準激光功率計作為標準器，校準激光器輸出的輻射能量，此輻射能量與特定溫度下輻射溫度計所接收到的黑體輻射能量相等，從而將通常情況下校準輻射溫度計的標準器由準確度高一等級的溫度計改為標準激光功率計，由激光器代替黑體輻射源，實 現了高溫輻射溫度計的校準，這就是激光能量法校準輻射溫度計的基本原理。此激光器可稱為激光輻射源。
3 激光能量法的特點
激光能量法具有幾下特點：
a) 激光輻射源本身的溫度可以很低，避免了現有黑體輻射源因本體材料的耐熱性導致的 溫度上限不能超過3 200 ℃的情況，因此溫度上限可以很高。由于采用激光器代替了黑體爐 作為輻射源，其輸出的能量完全可以滿足輻射溫度計對高溫校準的要求。
b) 使用方便。從鍵盤輸入輻射溫度計光學系統(tǒng)的通光孔徑r，輻射溫度計與被測目標的 距離R為1 000 mm時，目標能夠輻射到輻射溫度計面積S，光學系統(tǒng)光譜范圍的上、下限波長λ1，λ2 和溫度值T0i后，激光輻射源即可直接輸出對應于溫度T0i的輻射能量φ0λ1,λ2（T0i）。
c) 激光能量法屬于絕對法校準，不需要標準溫度計。同時，也不同于一般的絕對法校準 ，不需要定義固定點和內插方程。采用標準激光功率計作為標準器，通過激光輻射源的輸出能量來獲得對應于熱力學溫度T0的輻射能量φ0λ1,λ2(T0i)。標準激光功率計對激光輻射源的輸出能量進行測量，并進行自校準。
d) 節(jié)省時間。激光輻射源沒有升溫和恒溫過程，所以可實現快速校準、檢定。
e) 校準時，可不考慮輻射溫度計的距離系數。
f) 激光能量法主要用于高溫范圍輻射溫度計的校準、檢定，所以不必考慮環(huán)境輻射的影響。
4 問題討論
激光輻射源輸出激光的波長應在輻射溫度計的有效波長范圍之內。由于激光輻射源不是黑體輻射源，所以輸出激光的波長必須與輻射溫度計相適應。也就是說，一臺通常單頻率的激光輻射源不能滿足校準所有輻射溫度計的需要。在校準裝置中，工作波長不同的多臺激 光輻射源可共用一套控制系統(tǒng)。若采用頻率可調的激光器可克服此問題。
校準時，應注意輻射溫度計與激光束的同軸。因為激光束很窄，若瞄準不好可能使激 光束打不到探測器上。
在不確定度的評定過程中，由于條件所限，沒有考慮輻射溫度計光學系統(tǒng)光譜透 過波長的測量誤差問題。因波長測量誤差會導致輻射能量的計算誤差，最終對校準結果產生影響。同時，也沒有考慮輻射溫度計光學系統(tǒng)的通光孔徑r，輻射溫度計與被測目標的 距離R為1 000 mm時，目標能夠輻射到輻射溫度計的面積S的測量誤差，這兩項誤差將對計算輻射能量直接產生影響。對此，將在今后的研究中加以解決。
對激光能量法與黑體輻射源法校準輻射溫度計的差異還有待理論及實踐的探討與研究 。
玻璃液體溫度計采用熱脹冷縮效應的測溫原理：當溫度變化時，玻璃球中的液體體積會發(fā)生膨脹或收縮，使進入毛細管中的液柱高度發(fā)生變化，從刻度上可指示出溫度的變化。
溫度表的刻度分辨力高低與溫度表的靈敏度有關，靈敏度大，則溫度表的刻度分辨力高。要提高溫度表的靈敏度，可增大測溫液的體積或減小毛細管的直徑。但增大測溫液的體積，不易于與被測物質取得熱平衡，造成較大的滯后誤差，且容易使球部產生變形；而減小毛細管直徑則會使毛細管不易加工均勻，造成液柱上升不均勻，影響測量準確性。因此，應取適當的靈敏度。
另外，溫度表的靈敏度還與測溫液和玻璃的熱膨脹系數之差有關，且成正比。一般均選取熱膨脹系數較大的液體作為測溫液，而玻璃的熱膨脹系數應盡可能的小。常用的測溫液有水銀和酒精。
主要產生誤差的原因：
（1）零點永遠位移
（2）球部暫時變形
（3）壓力變化
（4）刻度不準確
（5）讀數方法不正確
（6）熱滯效應
（7）酒精溫度表產生誤差的特殊原因
（8）最高溫度表產生誤差的特殊原因
熱電偶溫度計屬于接觸式溫度測量儀表。是根據熱電效應即塞貝克效應原理來測量溫度的，是溫度測量儀表中常用的測溫元件。將不同材料的導體A、B接成閉合回路，接觸測溫點的一端稱為測量端（或工作端），另一端稱為參比端（或自由端）。若測量端和參比端所處溫度t和t0不同，則在回路的A、B之間就產生一熱電勢EAB（t，t0），這種現象稱為塞貝克效應，即熱電效應。EAB大小隨導體A、B的材料和兩端溫度t和t0而變，這種回路稱為原型熱電偶。在實際應用中，將A、B的一端焊接在一起作為熱電偶的測量端放到被測溫度t處，而將參比端分開，用導線接入顯示儀表，并保持參比端接點溫度t0穩(wěn)定。顯示儀表所測電勢只隨被測溫度而t變化?！ ≡跓犭娕蓟芈分薪尤氲谌N金屬材料時，只要該材料兩個接點的溫度相同，熱電偶所產生的熱電勢將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶測溫時，可接入測量儀表，測得熱電勢后，即可知道被測介質的溫度?！ 「鶕犭妱菖c溫度函數關系?？芍瞥蔁犭娕挤侄缺怼７侄缺硎窃谧杂啥藴囟萒o=0℃的條件下得到的。不同的熱電偶具有不同的分度表?！ 睦碚撋现v，任何兩種導體都可以配制成熱電偶，但實際上并不是所有材料都能制作熱電偶，故對熱電極材料必須滿足以下幾點： ?。?）熱電偶材料受溫度作用后能產生較高的熱電勢，熱電勢和溫度之間的關系可以呈線性或近似線性的單值函數關系； ?。?）能測量較高的溫度，并在較寬的溫度范國內應用，經長期使用后，物理、化學性能及熱電特性保持穩(wěn)定； ?。?）要求材料的電阻溫度系數要小，電阻率高，導電性能好，熱容量要??；復現性要好，便于大批生產和互換，便于制定統(tǒng)一的分度表； （4）機械性能好，材質均勻； ?。?）資源豐富，價格便宜?！ 榱吮ＷC熱電偶可靠和穩(wěn)定地工作對熱電偶有如下要求： ?。?）組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固； ?。?）兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路； ?。?）補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠； （4）保護套管應能保證熱電極與有害介質充分隔離。 熱電偶溫度計的特點有： ?。?）測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響?！ 。?）測量范圍廣。常用的熱電偶從-50～+1600℃均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）?！ 。?）構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。熱電偶是一種感溫元件，它能將溫度信號轉換成熱電勢信號，通過與電氣測量儀表的配合，就能測量出被測的溫度。
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