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黑體爐的發展歷史


黑體開始發展的是高溫黑體,早在20世紀50年代,由于光學高溫計的應用,當時的蘇聯和英國已經研制出了黑體爐,*高工作溫度可以達到2500℃。20世紀60年代,日本生產出臥式黑體爐,*高工作溫度為2200℃;同年代,我國也研制出臥式黑體爐,工作溫度為900~3200℃。
在20世紀60年代,中溫黑體就有人開始研究,因為當時的技術條件限制,對黑體技術(如黑體腔、等溫黑體腔、黑體發射率等)認識不足,甚至將熱電偶檢定爐的中間放置一個靶子就看作是黑體。
自從美國在越南戰爭首次使用紅外技術,成功地偵察到密林中的胡志明小道后(注:當時胡志明小道是運輸線),拉開了紅外技術在軍事上應用的序幕。隨后,各國都開展了紅外偵察、紅外偽裝、紅外制導、紅外誘餌、空中防衛等技術的研究工作,這就促進了對黑體技術的研究,尤其是對中低溫黑體的研究。因此國外在20世紀80年代就已經有低溫黑體,我國對低溫黑體的研究,是從20世紀90開始。
近30年來,紅外技術已經廣泛地應用于民用,如紅外資源衛星、紅外氣象衛星、紅外加熱、紅外干燥、醫用紅外、紅外測溫等,同時開始了民用黑體產品的研究。尤其是近20年來,紅外溫度計的廣泛應用,作為紅外溫度計檢定用的主要設備-黑體的市場需求量增加,這促進了黑體技術向產品化傳化的進度。
對黑體技術的研究,尤其是對黑體發射率技術的研制,從20世紀50年代開始,一直是斷斷續續地進行著。國內一些大學,對黑體發射率進行研究,并根據輻射換熱原理,對當時的黑體產品研究出一套發射率的計算方法。同時,形成了對圓柱形黑體腔,腔體長度和腔口之比(稱為形腔比)為一個固定的模式。1998年,在國防計量科研課題的研究中,專家在基于等溫和漫反射的基礎上,應用輻射換熱原理,導出了黑體發射率全新的計算公式,從理論上證明了只要黑體腔內表面溫度均勻且為漫反射,黑體的發射率只與黑體的腔口面積與內表面面積之比、黑體腔內表面發射率有關,而與黑體的形狀、黑體的溫度無關,系統闡述了黑體發射率的理論,使得對黑體發射率理論的研究,向前邁進了一步,同時對于黑體的研制和生產,有著極大的指導意義。
對于腔式黑體,也是一個逐步發展過程。從開始研制出雛形黑體,到開始重視形腔比,因此改進黑體腔按照一定的形腔比設計,將黑體的性能進行提高;到開始重視黑體的等溫段,盡量提高黑體的等溫區域,將黑體的性能進一步提高;到目前為止,應用黑體發射率的理論計算公式指出的改進途徑,使黑體的性能又得到提高;這就是一個不斷發展和不斷完善的過程。
在黑體的設計上,人們對于黑體的等溫特性越來越重視,黑體腔內表面的溫度均勻性已經作為黑體設計主要技術指標之一;因此對于有的黑體內表面溫度均勻性較好的黑體,又稱為“等溫黑體”。對于黑體內表面溫度均勻性的要求,將熱管技術應用于黑體,黑體內表面等溫效果很好,因此近代使用熱管技術研制出的黑體,稱為熱管黑體。熱管黑體是等溫黑體的一種。
隨著科學技術發展,需要更高精度的黑體作為標準輻射源,尤其在300℃以下溫度段。因此又發展了高精度的黑體,這些黑體輻射溫度的準確度在(0.1~0.5)℃和0.01℃分別率。 

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