检定炉代替黑体炉的实践

　　1　前言

　　WDL-31型光电温度计与MP-Ⅰ型红外智能测温仪配套联用,可实现对钢坯穿孔温度的现场检测和监控。在长期的使用过程中,应定期进行校准,但是我厂缺少检定该仪表的专用设备—黑体炉,外出检定也存在实际困难,有时仪表超周期使用,使现场工人对仪表的性能是否准确、可靠没有把握,同时也违反了检定规程。

　　为此,根据现有设备,将中温检定炉改制后代替黑体炉,用来校准光电温度计,实践表明,这种方法,成本少,很实用。现介绍如下。

　　2　改制方法

　　按规定,光电温度计应在“黑体”辐射源上分度校准。可自然界中并不存在绝对黑体,黑体炉是人为的黑体空腔,能接近实现黑体的条件,其辐射系数ε≈1我们现有的中温检定炉,炉长L=600mm,孔径D=30mm,将它改制成黑体炉,其结构如图1。

　　2.1　靶极的制作

　　靶极的材料可选用普通碳钢。作为炉中的黑体辐射源,靶极采用平面辐射形,如图2,其最大的直径D1应略小于碳化硅孔径D,保证其在炉管中留有合理的空隙,以免高温时,靶极表面氧化膨胀,破坏炉管。

　　靶极应有一定的厚度,高温下不至变形,但厚度太大,热惰性也大,要满足炉温变化时,靶极与炉膛能快速达到热平衡的要求。

　　靶极套筒和热电偶保护管之间用耐高温石棉绳填塞,使之固定好。保护管在炉口处用热电偶堵砖支承,使保护管保持水平状态,保证靶极平面的法线方向和炉膛轴线一致。

　　2.2　辐射窗孔的缩小

　　黑体炉中要求孔径比为1/30,为此,制作一圆形堵头(见图1部件8),放置于炉口,使炉口孔径由原来的D=30mm缩为D′=15mm,孔径比为D′/L=1/20,这样接近黑体炉中要求的孔径比,同时又满足校准时光电温度计能比较可靠地通过辐射窗孔准确地瞄准到靶极上。改制后的检定炉,半边炉管和靶极已形成一近似黑体腔,可以认为它是黑体炉。

　　3　辐射系数的测定

　　我厂有一台IRT—3000A手持式快速红外数字测温仪,测温范围600～3000℃,误差为读数值的1%±1℃,具有光学瞄准系统,调焦机构应用微处理机,测量准确度较高。

　　利用测温仪测定检定炉的辐射率。当炉膛温度稳定后,用二等标准铂铑10-铂电偶测出炉膛靶极温度作为其真实温度,再用测温仪测出靶极温度,在测量过程中,不断调整仪器的辐射率,使其显示的温度等于靶极的真实温度,这时,测温仪显示的辐射率即为靶极辐射率。测量数据取10次读数平均值(见表1),并作出ε—t关系曲线(如图3)。

　　由图3可见,随着温度的升高,辐射率也增大,并越来越接近1。在800℃以下,ε值偏低,这一近似黑体腔除了受孔径比的影响外,还受金属靶极辐射的影响,对于仪表量程为900～1400℃的高温区, 800℃以下可以不予考虑,因此改制的检定炉可以认为是黑体炉,辐射系数ε=0.99。