JJF-长波辐射表响应时间测试方法

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，其最新版本（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）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，当程控快门打开时阶跃开始，初始时间为，阶跃持续时长波辐射表最终稳定输出值为，根据长波辐射表响应输出值响应曲线，计算达到95％的时间，响应时间为t1，单位为秒s。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℃/10min2高速快门通光口径直径：≥20mm快门打开100%面积的时间不大于100ms3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：1ms4钢板尺测量范围：0mm～150mm最大允许误差：±0.5mm7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7.2.1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。7.2.2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，使用数据长波辐射表，采样周期≤0.1s，测量1min，测得m次输出值，记录（i=1，2，3，…，m），计算m次算术平均值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重复a～f不小于n次（n≥3）。7.2.3数据处理EEt=0.95Et——Ee——E0——响应时间计算tr=tr——响应时间，t1——Ett0——阶跃开始取n（≥3）次测量响应时间平均值tr作为响应时间的结果。8测试结果表达经测试的长波辐射表出具测试证书，给出测试结果以及测量结果不确定度。测试原始记录格式（推荐性）见附录A，测试证书内页的信息和格式（推荐性）见附录B。9测试时间间隔由于复测时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等因素所决定的，因此，使用单位可根据实际使用情况自主决定复测时间间隔，建议复测时间间隔不超过2年。附录A长波辐射表响应时间原始记录格式（推荐性）证书编号：委托单位证书编号制造厂器具名称出厂编号温度技术依据相对湿度测试人员核验人员测试日期备注测试使用的计量标准器标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号及有效期外观、工作正常性检查测试次数初始测量次数EmVEmV最终测量次数EmVEEms阶跃净辐射开始时间tmstms响应时间tms响应时间平均值tms111…………mk211…………mk311…………mk测量结果不确定度U(k=2)附录B长波辐射表响应时间测试证书内页格式（推荐性）测试项目测试结果外观检查响应时间测量结果不确定度U(k=2)以下空白

附录C响应时间测量结果不确定度评定示例C.1概述C.1.1被测仪器：长波辐射表。C.1.2测量标准：长波辐射源，黑体辐射源辐射面直径≥25mm；温度范围：室温5℃～100℃；温度稳定性优于±0.1℃/10min；高速快门，时间不大于100ms；信号采集器，准确度等级不低于0.1级。C.1.3环境条件：环境温度：22℃；相对湿度：42％。C.1.4测量方法：依据本测试方法7.2.2中的规定。C.2测量模型tr式中：trt1——Ett0——阶跃净辐射C.3合成方差和灵敏系数u灵敏系数为：c1cC.4不确定度分量的评定C.4.1测量重复性引入的标准不确定度u长波辐射表的响应时间测量重复性引入的标准不确定度分量u1R=u表C.1三次测量结果测量次数n第一次第二次第三次测量结果t12990ms13250ms13310msC.4.2快门打开时间引入的标准不确定度u快门打开需要一定时间，导致阶跃输入偏离理想阶跃，快门打开时间为100ms，打开时间的影响，按均匀分布考虑：uC.4.3由数据采集系统引入的标准不确定度u数据采集系统引入的分量主要包括电压幅值测量、采集时间测量以及采样速率引入的分量，由于数据采集系统电压测量0.1级，高速采样率为100Hz，则经过计算三个分量引入的不确定度分量均可忽略不计。C.5标准不确定度一览表各标准不确定度分量见表C.2。序号不确定度来源不确定度分量（ms）评定方法1u189.3