Что такое печь черного тела?

Что такое печь черного тела?

Печь черного тела — это устройство, используемое для проверки и калибровки устройств с использованием инфракрасных лучей. Устройство помещается внутрь печи, имитирующей черное тело, поглощающее все длины волн, и облучается светом от эталонного источника света для оценки его производительности без влияния внешней среды.

Существует два основных типа печей для измерения абсолютно черного тела: печи для измерения абсолютно черного тела с полостью, в которых источник света находится в полости и которые подходят для высокотемпературных измерений; и печи для измерения абсолютно черного тела с плоским источником света из металла, покрытого краской с высокой излучательной способностью, и которые подходят для низкотемпературных измерений или измерений крупных объектов.

Применение печей для измерения абсолютно черного тела

Типичным применением печей для измерения абсолютно черного тела является проверка и калибровка бесконтактных термометров.

Бесконтактные термометры используют инфракрасные лучи для измерения и требуют периодической проверки и калибровки указанной температуры.

Печь черного тела обеспечивает приблизительную излучательную способность 1, что является наиболее точным способом определения температуры, а разницу между теоретической температурой и температурой, указанной измерительным устройством, можно проверить, чтобы подтвердить отклонение измерительного устройства.

Принцип работы печей черного тела

Бесконтактные термометры определяют температуру путем измерения энергии излучения черного тела в инфракрасной области, генерируемого объектом. Во время калибровки необходимо сравнить температуру с распределением Планка, теорией, которая показывает связь между интенсивностью излучения от идеального черного тела (коэффициент излучения 1) и температурой.

В полости печи черного тела внутри печи используются поглощающие свет материалы, такие как графит и углеродные нанотрубки, температура внутри устройства делается однородной, а форма и отделка поверхности спроектированы так, чтобы легко отражать, так что энергия излучения многократно отражается для реализации имитации излучения черного тела с коэффициентом излучения около 0,99.

Выполняя испытания в этой среде с поправками в соответствии с коэффициентом излучения, можно сравнить значения бесконтактного термометра с теоретическими значениями, полученными из распределения Планка, и откалибровать термометр.

В случае плоской печи черного тела многократное отражение света невозможно, а коэффициент излучения составляет максимум около 0,95 из-за ограничений краски. Поэтому при эксплуатации печи необходимо проводить коррекцию с использованием бесконтактного термометра, откалиброванного в печи с полостью черного тела.