Mikron M330黑體爐：校準不同波段（UV-VIS-NIR）高溫計探測器

在高溫非接觸測量領域中，如何確保紅外或多波長高溫計的測量精度，是設備能否穩(wěn)定應用于工業(yè)與科研的重要前提。Mikron M330黑體爐作為一款性能優(yōu)秀的高溫輻射標準源，在新型光纖多波長高溫計的校準中發(fā)揮了關鍵作用，特別是在不同波段探測器響應特性的修正和精度驗證中提供了不可替代的支持。

一、校準目的：建立探測器響應與輻射強度的定量關系

多波長高溫計通常由多個探測器組成，用以覆蓋紫外（UV）、可見光（VIS）和近紅外（NIR）多個波段。本文所述的測溫系統(tǒng)使用CCD（200–1050 nm）和InGaAs（1000–1700 nm）兩種探測器。在實際應用中，不同波段的探測器對相同溫度下的輻射響應存在差異，因此需要通過黑體輻射源建立其輻射傳遞函數(shù)（Radiation Transfer Function, RTF），以實現(xiàn)輻射強度到真實溫度的準確反演。

二、Mikron M330黑體爐的技術優(yōu)勢

Mikron M330黑體爐具備高發(fā)射率、寬溫度范圍（300°C 至 1700°C）及優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性，非常適合用作高溫光學測量設備的校準源。其可調溫黑體輻射特性使得用戶可選取多個穩(wěn)定溫度點，進行系統(tǒng)性、分波段的校準操作，是多波長溫度測量中合適的校準工具之一。

三、校準過程詳解

1. 黑體溫度設置

為了覆蓋系統(tǒng)的主要測溫范圍，實驗選取了 800°C、900°C、1000°C、1100°C、1200°C 五個溫度點，對兩個探測器通道分別進行標定。

2. 數(shù)據采集與非線性修正

每一溫度點下，分別采集CCD與InGaAs的輸出信號，并進行如下修正：

• 先減去暗電流噪聲（$V_{\text{<span style="font-size: 14px;">dark</span>}}$V_{text{dark}}）；

• CCD通道還需應用五階多項式校準函數(shù) $F(x)$F(x) 進行非線性補償；

• InGaAs通道因其響應線性良好，無需非線性校正。

3. 輻射響應函數(shù)計算

在獲取修正后的信號 $V_{\text{<span style="font-size: 14px;">correct</span>}}$V_{text{correct}} 后，結合Mikron M330在該溫度下的黑體輻射理論值 $I_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">b</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">,</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">\lambda </span>}}(T)$I_{b,lambda}(T)，計算系統(tǒng)的輻射傳遞函數(shù)：

$${\gamma }_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">\lambda </span>}}=\frac{V_{\text{<span style="font-size: 14px;">correct</span>}}?V_{\text{<span style="font-size: 14px;">dark</span>}}}{I_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">b</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">,</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">\lambda </span>}}(T)}$$gamma_lambda = frac{V_{text{correct}} - V_{text{dark}}}{I_{b,lambda}(T)}

該函數(shù)用于描述探測器在某一波長下對真實輻射強度的響應能力，是后續(xù)精確測溫的基礎。

4. 精度分析與誤差評估

通過比較各溫度下的γλ與其平均值，分析相對誤差α，結果顯示：

• 在優(yōu)化波段（CCD通道的700–1000 nm，InGaAs通道的1100–1650 nm）內，γλ的相對誤差小于 2%；

• 不同波段的誤差分布為系統(tǒng)溫度反演提供了有效的不確定度評估依據。

5. 應用于實際測溫

利用上述校準結果，研究人員成功測量了多個黑體溫度點（1173 K、1273 K、1373 K、1473 K），最大測量誤差僅為 ±5 K，充分驗證了Mikron M330在校準中提供的高精度與穩(wěn)定性。

四、結語：校準保障測量，標準支撐應用

Mikron M330黑體爐不僅是實驗室中的高精度參考源，更是推動多波長高溫計實現(xiàn)工程應用的重要技術支撐。通過對CCD和InGaAs通道的系統(tǒng)校準，該黑體爐幫助研究人員建立起測量信號與真實溫度之間的準確關系，為航空航天、金屬加工、燃燒測溫等復雜環(huán)境中的非接觸式溫度測量提供了堅實的基礎。未來，隨著測溫系統(tǒng)應用范圍的拓展，Mikron M330的角色將愈加重要，其在高溫輻射測量中的標準功能將持續(xù)發(fā)揮關鍵作用。