實(shí)驗(yàn)報(bào)告《紅外光譜輻射亮度標(biāo)準(zhǔn)源校準(zhǔn)規(guī)范》實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟捎脴?biāo)準(zhǔn)黑體輻射源、傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）、中繼光路、紅外輻射溫度計(jì)等，對被測紅外光譜輻射亮度標(biāo)準(zhǔn)源的光譜輻射亮度、穩(wěn)定性、重復(fù)性和均勻性等進(jìn)行校準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)北京市昌平區(qū)昌赤路18號中國計(jì)量院14號樓1014房間環(huán)境條件實(shí)驗(yàn)室溫度：19.7℃相對濕度：38%暗室校準(zhǔn)設(shè)備表1校準(zhǔn)設(shè)備表校準(zhǔn)使用的標(biāo)準(zhǔn)器名稱測量范圍不確定度/準(zhǔn)確度等級/最大允許誤差檢定/校準(zhǔn)證書編號有效期至傅里葉變換紅外光譜儀4000cm-1~400cm-1U=0.10cm-1(k=2)GXcl2023-003332024.01.08紅外輻射溫度計(jì)200℃~1100℃U=（0.4~0.2）K(k=2)RGfs2022-200732024.10.18黑體輻射源200℃~1050℃U=1.0K(k=2)GXfs2023-044502025.07.03校準(zhǔn)人賀書芳，王彥飛被校樣品信息黑體輻射源，型號：R976校準(zhǔn)方法及結(jié)果光譜輻射亮度校準(zhǔn)方法：將標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源和被測紅外標(biāo)準(zhǔn)源的溫度都設(shè)置在923K，待溫度穩(wěn)定后使用紅外輻射溫度計(jì)測量標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源的溫度Ts，并計(jì)算得到LS(λ,

Ts)；之后，分別使用FTIR對標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源和被測紅外標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行5次測量并計(jì)算平均值，分別得到VS(λ表2被測標(biāo)準(zhǔn)源光譜輻射亮度校準(zhǔn)結(jié)果波長(μm)光譜輻射亮度(μW·cm-2·nm-1·sr-1)2.01.60E+042.52.47E+045.01.81E+048.06.15E+0310.03.21E+0312.01.81E+0314.01.09E+03被測標(biāo)準(zhǔn)源的穩(wěn)定性校準(zhǔn)方法：使用定標(biāo)后的紅外光譜輻射亮度測量系統(tǒng)對被測紅外標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行測量。在10分鐘內(nèi)，每隔2分鐘使用紅外光譜輻射亮度測量裝置對被測輻射源進(jìn)行一次測量，得到最大值為Lmax(λ)，最小值為Lmin(λ表3被測標(biāo)準(zhǔn)源的不穩(wěn)定度波長(μm)最大值(μW·cm-2·nm-1·sr-1)最小值(μW·cm-2·nm-1·sr-1)平均值(μW·cm-2·nm-1·sr-1)相對不穩(wěn)定度(%)2.01600215954159800.3022.52469224634246640.2375.01814318134181390.0518.06145.66144.86145.40.01310.03210.83209.63210.20.03712.01811.81811.01811.40.04314.01091.91091.61091.70.034被測標(biāo)準(zhǔn)源的重復(fù)性校準(zhǔn)方法：使用定標(biāo)后的紅外光譜輻射亮度測量裝置在短時(shí)間內(nèi)對被測紅外標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行測量10次測量，根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算測量數(shù)據(jù)的相對偏差，結(jié)果見表4。表4被測標(biāo)準(zhǔn)源的重復(fù)性波長(μm)重復(fù)性(%)2.00.0352.50.0225.00.0058.00.00310.00.00312.00.00314.00.003被測標(biāo)準(zhǔn)源的均勻性校準(zhǔn)方法：使用定標(biāo)后的紅外光譜輻射亮度測量裝置測量被測標(biāo)準(zhǔn)源的左上、左下、右上、右下四個區(qū)域的光譜輻射亮度值，并根據(jù)uuni表5被測標(biāo)準(zhǔn)源的不均勻性波長(μm)最大值(μW·cm-2·nm-1·sr-1)最小值(μW·cm-2·nm-1·sr-1)平均值(μW·cm-2·nm-1·sr-1)相對不均勻性(%)2.01586415730157820.8472.52455024397244520.6235.01813118079180990.2868.06148.56142.76144.40.09410.03211.83209.83210.40.06412.01812.01811.31811.60.03814.01092.01091.61091.80.036校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評定8.1測量重復(fù)性的評定通過貝塞爾公式（C2）計(jì)算系統(tǒng)測量的重復(fù)性。其中，Ri(λ)表示第i次被測輻射源信號Vm(λ,

Tm)與標(biāo)準(zhǔn)輻射源信號VS(λ,

u1(λ經(jīng)過計(jì)算，在10μm，923K條件下，系統(tǒng)測量的重復(fù)性引入的不確定度為u1=0.003%8.2測量的復(fù)現(xiàn)性測量的復(fù)現(xiàn)性為在不同時(shí)間（天），將被測標(biāo)準(zhǔn)源設(shè)置為相同溫度值，通過光譜輻射亮度測量裝置測量被測標(biāo)準(zhǔn)源的光譜輻射亮度值，采用極差法計(jì)算不同時(shí)間（天）系統(tǒng)測量偏差的變化情況。經(jīng)過計(jì)算，在10μm，923K條件下，系統(tǒng)測量的復(fù)現(xiàn)性引入的不確定度為u2=0.248%8.3標(biāo)準(zhǔn)黑體的溫度測量標(biāo)準(zhǔn)黑體溫度測量的不確定度主要由紅外輻射溫度計(jì)的校準(zhǔn)不確定度等因素引起。標(biāo)準(zhǔn)黑體溫度測量的不確定度會直接影響標(biāo)準(zhǔn)光譜輻射亮度值；經(jīng)過計(jì)算，在10μm，923K條件下，標(biāo)準(zhǔn)黑體的溫度測量引入的不確定度為u3=0.100%8.4標(biāo)準(zhǔn)黑體的不穩(wěn)定性測量10分鐘內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)黑體光譜輻射亮度值的偏移，并計(jì)算相對不確定度。經(jīng)過計(jì)算，在10μm，923K條件下，由標(biāo)準(zhǔn)黑體的不穩(wěn)定性測量引入的不確定度為u4=0.052%8.5標(biāo)準(zhǔn)黑體的不均勻性測量標(biāo)準(zhǔn)黑體腔口不同位置的光譜輻射亮度分布，并計(jì)算相對不確定度。經(jīng)過計(jì)算，在10μm，923K條件下，標(biāo)準(zhǔn)黑體的不均勻性引入的不確定度為u5=0.159%8.6被測標(biāo)準(zhǔn)源的溫度不穩(wěn)定性和不均勻性分別采用與C2.4和C2.5相同的方法，計(jì)算被測標(biāo)準(zhǔn)源的溫度不穩(wěn)定性和不均勻性。經(jīng)過計(jì)算，在10μm，923K條件下，被測標(biāo)準(zhǔn)源的溫度不穩(wěn)定性和不均勻性引入的相對不確定度分別為u6=0.037%和u7=0.0648.7測量系統(tǒng)的波長誤差參照J(rèn)JF1319-2011校準(zhǔn)規(guī)范7.1中方法，計(jì)算波數(shù)示值誤差；之后計(jì)算該波長誤差對光譜輻射亮度引入的相對不確定度。經(jīng)過計(jì)算，在10μm，923K條件下，測量系統(tǒng)波長誤差引入的不確定度為u8=0.082%8.8測量系統(tǒng)的非線性測量系統(tǒng)的非線性可通過非線性測量裝置測量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在10μm，923K條件下，測量系統(tǒng)的非線性導(dǎo)致的光譜輻射亮度的相對不標(biāo)準(zhǔn)不確定度不超過u9=0.100%8.9測量系統(tǒng)的源尺寸效應(yīng)和環(huán)境雜散輻射測量系統(tǒng)的源尺寸效應(yīng)和環(huán)境雜散輻射可通過搭建相關(guān)測量裝置進(jìn)行測量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在10μm，923K條件下，測量系統(tǒng)的源尺寸效應(yīng)和環(huán)境雜散輻射導(dǎo)致的光譜輻射亮度的相對不標(biāo)準(zhǔn)不確定度不超過u10=0.200%8.10.不確定度計(jì)算在10μm，923K條件下，上述各個分量的合成不確定度為：uc相對擴(kuò)展不確定度為Urel=2·uc=0.80%(k=2)同理，可以分析923K不同波長條件下的輻射源紅外光譜輻射亮度校準(zhǔn)的不確定度，如下表。實(shí)驗(yàn)結(jié)論被校標(biāo)準(zhǔn)源在溫度設(shè)置為923K時(shí)的幾個典型波段下的光譜輻射亮度值如下表：波長(μm)光譜輻射亮度(μW·cm-