摘要：综述了国际上美国、德国、俄罗斯的典型红外遥感亮度温度标准装置的研究现状,着重介绍了由中国计量科学研究院研制的用于风云卫星红外载荷黑体定标的红外遥感亮度温度国家计量标准装置(VRTSF)。给出了VRTSF的设计方案,描述了它的结构和光路。设计了满足风云卫星红外载荷定标黑体工作环境的真空低背景实验舱,建立了满足量值溯源需求的标准黑体辐射源作为量值标准器。标准变温黑体辐射源的温度覆盖190K^340K,口径为30mm,空腔发射率为0.999 9,温度不确定度优于50mK@300K/10μm(k=2)。该装置的光谱为(1-1 000)μm,光谱分辨率为0.2cm-1,可满足多种红外载荷的定标需求。该装置具有高温度不确定度水平、高光谱分辨率和扩展性强等特点,如未来该装置温度覆盖至(100-500)K,将会满足大部分红外载荷量值的溯源需求。

摘要：在宽动态范围、高分辨力、宽频谱红外辐射测量中,傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)是常用的探测单元,其光谱响应度的非线性是宽动态范围红外光谱测量的不确定度主要贡献项之一。基于光通量倍增原理,建立傅里叶红外光谱探测系统的非线性测量实验系统。实验研究了在非线性测量典型时间段内的黑体辐射源和FTIR红外光谱探测系统的漂移特性,设计了测量序列变换模型来消除测量过程中的一阶线性漂移影响。在200~1000℃范围内,实验测量了FTIR红外光谱探测系统的非线性特征,给出了在典型波长3.9μm和10.6μm处的非线性测量结果及相应的不确定度。

摘要：国际温标是热力学温标的逼近,准确地测量热力学温度是制定或修订国际温标的物理基础.600～1 358 K温度范围,位于接触法热力学温度测量的上沿和辐射法测量热力学温度的下沿不重合区,在此温度区间,缺乏准确的热力学温度测量值.声学温度计是目前已知的具有最小测量不确定度的热力学温度测量方法.由于声学传感器无法在高温环境下工作,故需采用耐高温金属声波导管将声学信号引入声学传感器工作温度环境,以便于声学共鸣频率测量,这是解决声学温度计测量高温热力学温度的技术关键.为了将定程圆柱声学温度计工作温度拓展到600～1 358 K范围,研究了声波导管声学传感器对定程圆柱共鸣腔共振频率响应特性的影响,通过理论分析和实验测量,得到了可适应于声学温度计的声波导管尺寸和传感器设计形式,为后续高温区热力学温度的测量奠定基础.

摘要：空间基准黑体源对气候变化监测、防灾减灾、红外定标等方面的发展具有重要意义。空腔发射率作为空间基准黑体源最关键的表观辐射特性,在红外探测设备的校准过程中需要保持较低的不确定度。针对空间基准黑体源的定向发射率开展相应的理论建模和实验测量研究。在反向蒙特卡罗法和涂层表面辐射特性的基础上构建了方向发射率计算模型,分析了探测距离、温度非均匀性、涂层表面辐射特性等因素对空腔发射率的影响。然后,采用受控背景的材料发射率测量系统开展了相应的实验研究。研究结果可为空间基准黑体源的设计、开发与溯源提供理论指导。

摘要：在无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋惯性测量装置中,检测系统的性能是决定输出信号灵敏度和稳定性极限的关键因素。为有效抑制SERF原子自旋惯性测量的低频随机噪声,在横向电子自旋极化率稳态解和旋光角表达式的基础上,建立检测相关的输出信号误差机理模型,明确了检测系统影响最终测量信号噪声的主要因素。研究结果表明:检测光入射气室时的初始光强作为信号背景直接引起刻度系数的波动而非作用于电子自旋,而检测光的非理想线偏振导致电子自旋产生横向抽运效果和横向光频移作用,从而引入测量误差。针对检测系统影响测量信号噪声的主要参数,设计了参数优化路径:先通过优化检测光频率,提高惯性测量刻度系数,后通过检测光功率的优化,减小横向抽运效应、横向光频移作用及检测光背景波动。实验表明:通过对比输出信号的Allan方差,优化后SERF原子自旋惯性测量的零偏不稳定性减小了1.8倍,速率斜坡噪声系数从0.124 (°)/h^(2)减小至0.041 (°)/h^(2),达到了抑制测量信号低频随机噪声的效果。

摘要：对高温气冷堆堆芯温度的可靠测量是目前的技术难题之一。传统温度计依靠实验室标定的材料特性与温度的关系进行测温,然而,长期暴露在高温、高辐照环境中,其测温材料的性质会发生改变且得不到及时校准,温度传感器易发生漂移甚至失效。气体声学温度计通过测量单原子气体的声速可以直接获得热力学温度;由于气冷堆内氦气介质相对稳定,利用氦气声速获得温度具有较高的可靠性。针对实用氦气声学温度计开展了初步研究,基于圆柱声学共鸣法设计了实用声学温度计测试系统,采用声波导管声学传感器测量了488 K至806 K圆柱共鸣腔内氦气的声学共振频率,修正了热边界层和粘性边界层的影响;基于量子力学从头算得到的氦气声学维里状态方程,获得了热力学温度。对氦气共振频率的测量相对标准偏差小于0.07%,温度测量的信噪比可满足需求,声学温度计与热电偶测温结果差异小于1%。研究结果为未来持续开展极端环境下气体声学温度计的应用研究提供了支持。

摘要：中国计量科学研究院(NIM)新研制了单样品高温防护热板法装置,设计工作温度范围从室温至500℃、导热系数测量范围0.02~0.5 W/(m·K)。通过新的温度控制技术,有效抑制了系统热惯性引起的热振荡,在长达2 h的热平衡期内,各部件的温度波动可控制在0.005℃以内;采取上防护板温度补偿,抑制了上防护板的漏热。新装置测量导热系数的不确定度为1.2%(k=2)。在平均温度30~70℃范围,与美国国家标准技术研究院的导热系数标准参考物质NIST SRM 1450d标准值相对偏差为0.2%~1.9%。测量了有机玻璃的导热系数,与PTB测量值的相对偏差为-0.8%~-1.5%。在40~400℃温度范围,测量了高温岩棉的导热系数,测量不确定度为4.7%(k=2)。

摘要：针对传统噪声温度计2个噪声源的功率和阻抗不能同时匹配的问题,为实现热力学温度自动化准确测量,以量子电压任意波形合成技术为基础,合成频率、幅度已知的赝噪声源作为参考端信号,并以高精度数字分析仪PXI—5922为数据采集平台,完成量子电压标定的噪声温度计系统设计。初步实验结果表明:此系统运行良好,可以实现水三相点热力学温度的准确测量。

摘要：利用新式低温控温仪及精密自动电桥,建立了一套铑铁电阻温度计工作基准装置,并设计制造了新型低温绝热比对恒温器。采用比对方法对组成"1.2～24K温区的ITS-90国家温度基准组"的铑铁电阻温度计进行了比对测量;对5支标准铑铁电阻温度计进行1990年国际温标(ITS-90)转换和电学单位转换,拟合计算分度数据作为铑铁电阻温度计工作基准装置分度表;利用本套铑铁电阻温度计工作基准装置进行40个温度点的比对测量。结果表明,本套基准装置控温水平达到0.4 mK/30 min,5支铑铁电阻温度计示值与平均值差值全部小于0.88 mK,比对测量不确定度为0.95 mK,证明本套装置测量数据准确、性能可靠,可作为1.2～24 K温区国家工作基准使用。

摘要：防护热板导热仪具有在计量板上产生精确可测量的单向热流的能力。为此,采用中国计量科学研究院研制的高性能单试样防护热板导热仪对2支国外精准热流计与2支国产热流计进行校准方法的研究,以40 mm厚岩棉作为热阻尼围护材料,设计了将热流计的测试面贴近计量板(工况1)、放置在岩棉的中间(工况2)和贴近冷板(工况3)三种工况,测量各个热流计的灵敏度系数C。工况2下,C的实测值与2支国外的热流计示值的偏差最小,相对偏差约7%;4支热流计的实验结果一致显示,工况2下C值最低,工况1最高。分析认为是构成热流计的有机固体物的导热系数大于岩棉,同时接触计量板或冷板面,热流穿过热流计单元的阻力小于穿过岩棉,导致热流的分布不是单方向的,接触面上的热流分布不均匀,热流计单元吸收了更多的热流,使得C的示值偏大。