真空定标热辐射源使用说明书.doc

8垂直探测仪定标用腔式热黑体使用说明书 上海福源光电技术有限公司 二0一四年九月一、概述垂直探测仪定标用腔式热黑体由辐射源和精密控温装置二部分组成。辐射开口大，温度范围宽，温度稳定性好，辐射腔温度均匀，空腔有效发射率高，是红外辐射仪器定标的重要设备装置。二、工作原理根据斯蒂芬波尔兹曼定律，一个实际黑体辐射量M与绝对温度的关系为：M=T4式中，T为实际黑体的绝对温度为斯蒂芬波尔兹曼常数，5.6710-12Wcm-2K-4为黑体空腔有效发射率绝对黑体是一种理想的模型，它是一个完全的吸收体，也是一个完全的辐射体，和其他实际黑体相比，它具有最大的辐射本领，即空腔有效发射率（T）1。通常使用的黑体由于有一定形状和开口，其空腔有效发射率1。一个实际黑体，其空腔有效发射率是空腔开口、腔体形状、制作材料及腔体温度分布离真正等温条件差距的函数。本黑体辐射腔采用园柱型空腔结构，腔底部为V型同心槽，表面喷涂特殊黑漆等工艺，有效发射率高；黑体配以高精度的控温测温仪，达到了理想的控温测温效果。三、垂直探测仪用腔式热黑体主要技术指标1） 温度范围： 180K350K（最高升至400K，并稳定）2） 黑体口径： 85mm3） 温度分辨率： 0. 001K4） 温度稳定性： 0.1K/60分钟5） 有效辐射面温度均匀性：0.1K。（50时）6） 测温精度： 0.1K （以计量部门分度为准）7） 相邻两个控温点（温差10K）稳定时间间隔：40分钟8） 空腔有效发射率： 优于0.9959） 降温方式： 液氮降温10） 降温速率：4小时由350K降至180K 11） 外包络尺寸：不大于800mm(长)350mm 12.）重量：35Kg左右四、控温、测温及通讯我们选用的双六位超高精度控温测温仪，采用美国新的A/D转换芯片超低噪声电压基准和最新的单片机控制技术，具有超高的输出分辨率和负载稳压功能，在较理想的工况下，可得到极高的控温稳定性。仪表采用双六位数码管，同时显示设定值、黑体温度测量值和PID参数等。 控温测温仪还带有自整定功能，一旦工作条件变化，可启动自整定功能，自动寻找和确认理想的PID参数，达到最佳的控温效果。 控温测温仪工作温度范围为199.999+199.999，显示分辨率达0.001，控温精度为0.030.05，温度稳定性在短时间内优于0.05。控温测温仪为精密铂电阻四线制输入，铂电阻分度表已预先打入控温测温仪程序，保证了控温测温仪表有很高的控温测温精度。 控温测温仪还可根据需要配置RS232接口，可与计算机连接，进行数据传输。由于黑体和定标仪器在同一真空罐内进行试验，还会有其他仪器同时工作，为防止相互之间的干扰，加热电源采用电源隔离变压器供电，这样既可解决系统之间的干扰问题，保证系统稳定可靠地工作，也可大大提高真空低温辐射源的定标精度；另外，变压器有多组抽头，便于选择和调整加热功率。4.1 控温原理方框图控温测温电原理方框图见下：220V电源电源变压器黑体辐射源RS232接口黑体温度测量KE2701数字采集器34970A高精度控温测温仪计算机4.2 控温测温装置黑体辐射源配有高精度控温测温装置，控温测温装置的背后部有个32芯电缆插座，通过专用电缆连接线与辐射源连接，对黑体进行温度控制。还有一个RS232接口，通过连接线与计算机进行连接。4.2.1 控温测温装置前面板功能 1254379861112 26251、主显示窗 显示测量值和参数2、副显示窗 显示设定值3、加热功率百分比显示4、加热功率设置5、温度上下限制6、移位键数据设置移位7、功能键仪表功能设置8、减数键数据设置减少9、加数键数据设置增加11、电源总开关12、控制开关五、使用方法 1、 前期准备工作1、 前期准备工作 小心将黑体置入真空罐内，正确连接电缆接插件。黑体的小型液氮存储罐的软管通过罐壁法兰盘引出罐外，其出入口与罐外的杜瓦罐接通；黑体测温度均匀性的专用电缆通过专用过渡小法兰与罐壁法兰密封相接，直接引出罐外，与罐外的数据采集器相连；其他电缆通过罐内过渡接插件引出罐外。在关罐之前，先通一下电，确认无误，再关罐。 2、具体操作： 启动真空泵，通液氮。打开电源开关，开关指示灯亮，说明电源接通，机箱内风扇启动。开机后仪表控温显示区上排显示被控对象的测量值，下排副显示窗显示前一次设定的黑体温度值。此时，只要按住功能键“”约3秒，上排主显示窗即变为“SU”符号，下排副显示窗的某一数字开始闪烁，此时，轻按移位键“”，加数键“”，减数键“”，即可进行仪表规定量程范围内任意值的设定。当下排显示窗的数值变成你所需要的值后，再按一下功能键，新设置的值即输入仪表，此时打开控制开关，仪表开始按新输入的温度设置值进行加热和自动调节。例如要设定45.850，首先按住功能键约3秒，上排出现“SU”符号，下排末位闪烁，按“”，闪烁位选在小数点后三位，用“”和“”键将其调整为“0”；再按“”，闪烁位定格在小数点后二位，用“”和“”键将其调整为“5”；再按“”，闪烁位定格在小数点后一位，用“”和“”键将其调整为“8”；再按“”，闪烁位定格在个位，用“”和“”键将其调整为“5”；再按“”，闪烁位定格在十位，用“”和“”键将其调整为“4”；最后按功能键，此时温度设定完成，控温仪开始工作。控温仪的上下限温度值、PID参数和功率值等，出厂时已全部设置好，一般情况无需再作调整。若黑体的使用环境发生变化，原设置的PID参数已不适应新的工作环境，控温效果已大不如以前，可以选用控温仪的自整定模式，让其自己去找最佳的PID参数。具体操作步骤：温度设定结束后，同时按“”与“”键3秒，主显示窗在依次显示PID等参数以后显示“At”，下排显示“OFF”，按“”或“”一次，下排显示出现“ON”，控温仪进入自整定模式，此时上排显示窗最后一位数右下角出现一亮点，待温度趋于稳定时，“ON”自动转换为“OFF”，亮点熄灭，自整定状态结束，仪器通过自整定后选定的PID参数将替代原来的PID参数。当黑体需要比较高的温度时，黑体的升温速度较慢，可以通过面板上的4键，增加加热功率，使黑体比较迅速的达到所需温度。当黑体温度稳定以后，方可进行红外标定。如要监测黑体辐射面的温度均匀性，可打开数据采集器和计算机，选择一定巡道，通过测量程序进行数据采集和处理。备注：黑体使用结束，关机前先关闭控制开关，降低加热功率，并将温度设为室温附近，然后断开电源。六、故障及维修1、 开机后，控温仪无任何显示，检查220V交流电是否接通，保险丝是否完好；2、 开机后，控温仪显示“HH”，这说明测温这一路不正常，请用万用表检查黑体后面26芯接插座3#、4#、20#、21#，3#或4#与20#或21#应有电阻，常温下应1000。3、 若发现主控用的