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长波辐射表响应时间测试方法

1范围

本方法适用于一级和二级的长波辐射表响应时间的测试。

2引用文件

本规范引用下列文件：

JJF1992—2022长波辐射表校准规范

GB/T33701—2017长波辐射表

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本规范。

3术语

长波辐射表响应时间（以下简称响应时间）pyrgeometerresponsetime

当仪器输入有阶跃变化时，仪器输出从一个稳态值到另一个稳态值所需的时间。

4概述

长波辐射表是用于测量大气长波辐射和地球长波辐射的仪器，它主要由长波辐射入射窗口罩、感应器件（黑色感应面与热电堆）、测温元件、防辐射罩、水平泡、表体、信号输出端和水平调节螺钉等部件组成，结构示意图如图1所示。

图1长波辐射表结构示意图

1—长波辐射入射窗口罩；2—感应器件；3—测温元件；4—防辐射罩；

5—水平泡；6—表体；7—信号输出端；8—水平调节螺钉

长波辐射表利用辐射平衡原理进行长波辐射测量，即在接收外界投射的长波辐射的同时，自身也向外界发射长波辐射。因此，长波辐射表的热电堆输出的感应电动势正比于其接收到的净长波辐射，即正比于外界入射的长波辐射与其自身向外发射的长波辐射之差。通过准确测定感应电压，可计算出净长波辐射；通过自身的热敏电阻或铂电阻等测温元件测量表体温度和罩体温度，可计算出长波辐射表向外界发射的长波辐射。长波辐射表测量阶跃净辐射，当程控快门闭合时，长波辐射表初始输出值为E0，当程控快门打开时阶跃开始，初始时间为t0，阶跃持续时长波辐射表最终稳定输出值为Ee，根据长波辐射表响应输出值响应曲线，计算达到Et=95％（Ee-E0）+E0的时间t1，响应时间为t1=t1-t0，单位为秒s。

长波辐射表响应时间测试装置采用长波辐射源作为辐射源，程控快门产生阶跃净辐射，数据采集器采集长波辐射表响应时间曲线，测量装置示意图如图2所示。

图2长波辐射表响应时间测试装置示意图

5计量特性

响应时间

一级长波辐射表＜15s；二级长波辐射表＜30s。

6测试条件

6.1环境条件

环境温度：（23±3）℃；相对湿度：≤80％。

6.2测试标准及其他设备

测试标准及其他设备技术指标见表1

表1测试标准及其他设备

序号

测量设备

主要技术指标

1

长波辐射源

黑体辐射源辐射面直径：≥25mm

有效发射率：≥0.95

温度范围：（室温～100）℃

温度稳定性优于±0.1℃/10min

2

高速快门

通光口径直径：≥20mm

快门打开100%面积的时间不大于100ms

3

信号采集器

电压测量范围：（0～100）mV

准确度等级不低于0.1级

单通道采样率不小于100Hz

分辨率：1ms

4

钢板尺

测量范围：0mm～150mm

最大允许误差：±0.5mm

7测试项目和测试方法

7.1测试项目

长波辐射表响应时间。

7.2测试方法

外观检查

对长波辐射表的外观和结构进行检查。长波辐射表外观应完好，入射窗口罩无磨损，表体无明显变形和机械损伤；水平泡清晰可见；铭牌和标记应完整、清晰、醒目。

测试方法

将长波辐射表、程控快门和长波辐射源置于水平工作台不少于30min，数据采集器开机预热不少于30min；

长波辐射表距程控快门30mm～50mm，程控快门距长波辐射源辐射面80mm～100mm；

使用激光水平仪标识光轴，确保光轴平行于水平面，手动调整长波辐射表、程控快门和长波辐射源的中心位置，在光轴上；

长波辐射源温度设为80℃，稳定时间不小于10min；

程控快门处于闭合状态，使用数据采集器测量长波辐射表初始输出值，采样周期≤0.1s，测量1min，测得m次输出值，记录E0i（i=1，2，3，…，m），计算m次算术平均值得到输出值E0

外部触发程控快门处于打开状态，数据采集器自动记录触发程控快门时间，作为阶跃净辐射开始时间t0，数据采集器同步测量长波辐射表输出值，采样周期≤0.1s，待输出值稳定后测量1min，测得m次长波辐射输出值Eej（j=1，2，3，…，m），计算算术平均值，得到最终稳定输出值E

重复a～f不小于n次（n≥3）。

数据处理

计算响应时间对应输出值E

Et=0.95

Et——响应时间对应输出值，

Ee——

E0——

响应时间计算

tr=

tr——响应时间，

t1——Et

t0

取n（≥3）次测量响应时间平均值tr作为响应时间的结果。

8测试结果