上一篇聊了红外测温仪的原理和选型,这篇就给大家介绍一下跟它配套的黑体炉以及对应的选型指南。我相信愿意读我的文章的同学,肯定多少对黑体炉有些了解。但懂原理归懂原理,真到掏钱的时候就又是另一回事了。

一、先理解它为什么叫“标尺”

红外测温仪、热像仪等设备的本质是根据辐射能量换算成温度。那么,这个换算链条里必须有一个已知且可信的辐射基准,也就是你需要知道“1500℃”这个温度的辐射到底是多少,这就是黑体炉的用处所在。

黑体炉按结构可分为腔式辐射源和面辐射源,按工作温度则可以分为超高温、高温、中温、低温黑体炉,不同结构和工作温度各有不同的特点。因此选型的起点不是比对参数,而是先明确用途:你要校什么设备、在什么温度范围用、精度要求到哪一级。把这几项确定下来,可选项就被限定在一个很小的范围里,后面的参数比对才有意义。

二、你校的是"一个点"还是"一幅图"

首先,我们要明确校准对应设备的视场,来确定对应黑体炉的结构选择。

校测温仪、高温计——这类单点设备,视场就是一个小圆斑,用腔式黑体就能完全满足需求,量值可靠,价格也更友好。比如 MIKRON M330 系列,就是这一类校准中很成熟的选择;如果日常校准的温度上限不高,M310-HT 这类便携面源也常被用来做产线核查。

校热像仪、机芯——由于几十万个像素各有各的视场,且整幅视场都需要落在同一个温度面上,这种情况选面源黑体更合适。具体来说,如果目的是做两点非均匀性校正(NUC),应选 BNUC 系列这类双黑体套装,或发射面足够大的普通面源黑体,让整个视场被同一温度面填满。

要测 NETD、MRTD——这两个指标考察"能不能分辨极小温差",Inframet TCB 系列很适配这类,温度分辨率标称 1mK,调节稳定性典型值在 ±2~3mK 左右。

三、你的工作温区在哪一段

没有任何一台黑体炉能从 -40℃ 覆盖到 3000℃,温控原理是跟着温度段变的,当然实在拿不准也可以咨询黑体炉厂家,或者私信后台也行,我可以帮你参谋参谋。

低温段(-40 ~ +150℃):热电制冷(TEC)双向微调,在环境温度附近工作是"微调"而非"对抗",最稳也最省事。MIKRON 的 M310-HT 和 M315-HT 则覆盖环境+5~450℃的常用区间,很适合产线与常规实验室。

中温段(50 ~ 1150℃):电阻加热配风冷。追求量值性能选球腔,追求部署灵活选分体式。MIKRON M330 系列覆盖 300~1700℃,在这个区间里量值性能比较突出;Inframet HTB 腔式黑体覆盖 100~1200℃,腔径 20~50mm,适合对腔体口径有要求的校准场景。

高温段(300 ~ 3000℃):主流方案是石墨管,而且必须在保护气氛里工作。MIKRON M390 是这个温段的常用型号,采用石墨管腔体,升温速度很快。

• 我的建议是:别为了"以后可能用到"去买超高温机型。它需要持续消耗高纯保护气体、冷却水和较大的配电容量,如果日常只做中低温,一台面源就够;覆盖 1000℃ 以上再上腔式;超过 1500℃ 才考虑石墨管。 • 四、精度应该到哪一级,别多花冤枉钱 • 这一项才是真正拉开价格的地方,按用途对号入座即可: • 日常产线核查——0.1 ~ 0.5℃ 量级的常规工业级就够。MIKRON M310-HT 的稳定性标称 ±0.3℃/8小时,0.1℃ 分辨率,就很适合这个定位。 • 要出具校准证书——需要 0.05℃ 以内的机型。这个档位通常对稳定性和均匀性都有更明确的要求,选型时需要对照具体型号的规格表来确认。 • 建标、科研、测 NETD/MRTD——必须 mK 量级,Inframet TCB 差分面源黑体的温度分辨率和稳定性可达 mK 量级(典型 ±2~3mK 左右),是这一类应用的常用选择。 • 最后多嘴一句:发射率和口径往往"够用"就行,唯独稳定性值得往上提一档,毕竟谁也不想一台黑体炉用了一段时间,测温误差就大的厉害,然后就要反复维修,费时也费事。 • 五、最后再看参数 • 方向定完之后,剩下的就是按参数和需求选型号。 • 按照我自己的经验:发射率不用死追 0.99,先确认厂家标注波段、是否标明长期衰减。如果主要是校热像仪,均匀性也要写进采购要求里,并且要求厂家按你的实际工作温度给出对应数值。口径则是要按视场反算、留 20%~30% 余量就够了。升降温与接口上,远程控温和自动化接口最好写进采购需求,后期加装的成本远高于选型时多留一个接口。 • 如有相关需求,欢迎私信后台咨询。上海明策光电作为美国 MIKRON 黑体校准源与波兰 Inframet 黑体辐射源的授权合作伙伴,可提供覆盖 -40℃ 至 3000℃、从毫米级微型腔体到米级大面源的各型号黑体炉,致力于为每一位客户提供从选型咨询到现场试测的一站式服务。