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绝对辐射计溯源至低温辐射计实验测试.docx
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2023-02-23
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绝对辐射计溯源至低温辐射计实验测试.docx
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摘要
开展了绝对辐射计溯源至低温辐射计的计量技术研究。选用激光作为光源,采用光斑非全覆
盖绝对辐射计接收面的辐射功率模式进行校准实验。利用溯源至低温辐射计的陷阱探测器
作为标准器定标激光器功率,然后通过替代法将量值传递至绝对辐射计。通过绝对辐射计光
阑面积校准,实现激光功率与绝对辐射计测量辐照度的转化。通过对陷阱探测器的校准、绝
对辐射计锥腔不同位置空间响应均匀性、锥腔的波长选择性等特性的分析,对实验所用绝对
辐射计校准不确定度进行了详细评估,得到的校准不确定度为 0.86%(包含因子 k=2)。
Abstract
Metrological technique for traceability of an absolute radiometer to a cryogenic
radiometer is studied. With laser as the light source, a calibration experiment is
implemented in the radiation power mode in which the light spot does not fully cover the
receiving plane of the absolute radiometer. The trap detector traceable to the cryogenic
radiometer is used as the etalon to calibrate the laser, and the value is transferred to the
absolute radiometer by substitution. The conversion from laser power to irradiance
measured by the absolute radiometer is achieved by calibrating the aperture area of the
absolute radiometer. The calibration uncertainty of the absolute radiometer used in the
experiment is evaluated in detail by analyzing the calibration of the trap detector, the
spatial response uniformity at different positions of the conical cavity in the absolute
radiometer, and the wavelength selectivity of the cavity. The calibration uncertainty
obtained is 0.86% (coverage factor k=2).
1 引言
太阳辐照度的准确测量对研究全球气候变化、进行太阳能资源评估具有重要的意义,太阳辐
照度也是航空航天和光伏发电等太阳能利用方面的关键技术参数。
世界辐射中心(WRC) 通过绝对辐射计的比对, 建立了世界标准(辐射计)组(WSG),通过加权
平均的方式建立了世界辐射基准 (WRR)
[1-2]
,其太阳辐照度测量不确定度为 0.3%
[3]
。 太阳
辐照度的量值通过 IEC 60904-4 所述的方式溯源至世界辐射基准
[4-5]
。WRC 为了传播
WRR 的量值,每 5 年进行一次绝对辐射计的国际比对,以确保世界范围内辐射测量值的一致
性。
基于低温超导和真空技术的低温辐射计相对于常规绝对辐射计具有更高的测量准确性和更
低的测量不确定度。在低温下用超导材料制作电加热引线可减小导线电阻对电替代过程中
损耗的影响,真空环境可减小热辐射对测量结果的影响,测量不确定度较常温辐射计低 1 个
数量级。因此,英国国家物理实验室(NPL)等开展了 WRR 与低温辐射计的比对研究
[6-9]
。
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