Разработка эталонного излучателя для калибровки тепловизоров в виде модели абсолютно черного тела с поворотной сферической излучающей поверхностью, страница 3

Законы распределения энергии, излучаемой нагретыми телами, основаны на равновесном излучении абсолютно черного тела (АЧТ), поэтому потребность в моделях АЧТ в научно-исследовательской, лабораторной и производственной практике очень велика и область применения их разнообразна. Излучатели типа моделей абсолютно черного тела широко используются для поверки и калибровки различных типов теплоприемников, пирометров и тепловизоров.

АЧТ-165/40/100 предназначено для настройки и поверки средств бесконтактного измерения температуры (тепловизоров, пирометров суммарного и частичного излучения, сканирующих пирометров и др.) в диапазоне температур от 40 до 100 ⁰С в лабораторных и цеховых условиях. АЧТ состоит из теплового излучателя, блока управления БУ-1 и соединительных кабелей. Тепловой излучатель выполнен в цилиндрическом металлическом корпусе, внутри которого расположен резервуар объемом 7,5 литров. Между корпусом и резервуаром находится теплоизоляция. В резервуар через верхний патрубок заливается теплоноситель - дистиллированная вода. Тепловой излучатель выполнен в виде цилиндрической полости диаметром 165 мм с гофрированным дном, покрытой черной матовой эмалью для создания необходимого коэффициента черноты. Для нагрева теплоносителя в резервуаре расположены нагревательные элементы - торцевой и продольный. Связь между БУ-1 и компьютером возможна посредством RS-232.  Нестабильность поддержания температуры 0,2⁰С, коэффициент излучения полости 0,97

ПЧТ/40/100 предназначено для проверки диапазона измерения и определения погрешности тепловизионных приборов в диапазоне температуры от 45 до 95 ⁰С. Основными составными частями излучателя в виде модели протяженного черного тела являются:

- тепловой излучатель;

- блок управления;

- эталонный термометр сопротивления

- универсальный вольтметр

ПЧТ выполнен в металлическом корпусе, с лицевой стороны которого расположена излучающая поверхность, которая имеет специальное глубокоматовое покрытие, обеспечивающее заданный коэффициент излучательной способности. В находящийся внутри ПЧТ резервуар через горловину, расположенную в его верхней части, заливается теплоноситель – дистиллированная вода(около 17л). Поддержание температуры излучающей поверхности поддерживается путем регулирования температуры теплоносителя. Блок управления при помощи датчика, расположенного в резервуаре, определяет приближенное значение температуры теплоносителя и поддерживает температуру теплоносителя, примерно соответствующую заданной, потребляемая мощность 4,8 кВт.

НЧТ-100/-40/40 – разрабатываемая на сегодняшний день модель низкотемпературного абсолютно черного тела предназначена для поверки и калибровки пирометров в диапазоне температур от -40 ⁰С до 40 ⁰С, выполнена в металлическом корпусе в виде  резервуара, где реализована идея жидкостного термостата. Внутри резервуара расположена полость выполненная  в виде цилиндра с гофрированным дном, размер полости глубина – 200 мм, диаметр – 130 мм. Диаметр излучателя - 100 мм. Коэффициент излучения полости, равный 0,996, является расчетным и обеспечивается конструкцией и покрытием полости. Обеспечение необходимой температуры теплоносителя в резервуаре достигается нагревателями и спиралью теплообменника с холодильным агрегатом. Для достижения однородности температуры дна и стенок излучателя, осуществляется принудительное перемешивание теплоносителя с помощью мешалки. Поддержание температуры осуществляется автоматически при помощи датчика, расположенного в резервуаре, и регулятора нагрева модуля управления. Разрабатываемая модель может иметь два варианта конструкции, первый – как самостоятельное изделие и второе  - как блок излучателя, подключаемый к криостату КР-40-2. Нестабильность поддержания температуры 0,1⁰С.

АЧТ-100/1100 предназначено для поверки и градуировки тепловизоров и пирометров в диапазоне температур от 100 до 1100 ⁰С в лабораторных условиях. Основной частью изделия является печь МТП-2М, в которой установлена вставка из жаропрочного металла с конической излучающей полостью диаметром 35 мм. Угол конической полости и положение вставки относительно торцевых полостей печи подобраны таким образом, чтобы обеспечить минимальный градиент по поверхности конуса.

Установка необходимой для поверки температуры и ее поддержание в течение необходимого времени производится регулятором РТ-1. Измерение температуры излучающей полости производится образцовой платино-платинородиевой термопарой (ППО) ПП(S). Коэффициент излучения полости АЧТ не менее 0,985, время выхода на максимальную температуру около 60 минут, дрейф температуры не более 0,5 ⁰С/мин.

АЧТ-16/900/2500 предназначено для градуировки и поверки рабочих средств бесконтактного измерения температуры в диапазоне от 900 до 2500 ⁰С. АЧТ-16/900/2500 реализует цилиндрическую (с гофрированным дном) модель АЧТ с автоматическим поддержанием температуры излучающей полости и атмосферой инертного газа (аргона) внутри.

В качестве излучающей полости используется графитовая труба (внутренний диаметр 16 мм) прямого нагрева с гофрированным дном в центре. Скорость нагрева и выход на заданный температурный режим излучателя АЧТ с последующим автоматическим поддержанием температуры осуществляется при помощи блока управления БУ-1М и быстродействующего пирометра ПСД-1, используемого в качестве датчика обратной связи. Эффективный коэффициент излучения полости не менее 0,99, колебания температуры в установившемся режиме в течение 15 минут не более +/-5 ⁰С, потребляемая мощность при температуре излучателя 2500 ⁰С около 10 кВт.

Составим сравнительную характеристику рассмотренных моделей АЧТ (таблица 1).

Таблица 1

Основные характеристики	Модели АЧТ
	АЧТ-165/40/100	ПЧТ 40/100	НЧТ-100/ -40/40	АЧТ-100/1100	АЧТ-16/900/2500
1. Диапазон температур, 0С	40 - 100	45 - 95	-40 - 40	100 - 1100	900 - 2500
2. Нестабильность поддержания температуры, 0С	±0,2	±0,1	±0,1	± 0,5	± 5
3.  Коэффициент излучения полости	0,97	0,96	0,996	0,985	0,99