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AG 7.31 Hochtemperaturskala
Aufgaben Darstellung und Weitergabe der Internationalen Temperaturskala (ITS-90)
oberhalb 962 °C
Darstellung und Weitergabe der spektralen Strahldichte im Bereich von 220 nm bis 13 μm und Kalibrierung der spektralen Strahldichte von Strahlungsquellen
Kalibrierung der Strahlungstemperatur von Wolfram-Bandlampen und Hohlraumstrahlern oberhalb 962 °C
Kalibrierung von Strahlungsthermometern und Thermografiekameras oberhalb 962 °C
Messanlagen zur Darstellung und Weitergabe F & E Messanlagen
Aktuelle Forschung und Ausblick
Hochtemperatur-Messplatz für die Strahlungs-thermometrie (HOMER)
Strahldichtekomparator-Messplatz(λ = 230 nm – 13 µm)
Bestimmung des Emissions-grades für TProbe > 750 °CNeuartiges dynamisches Messprinzip basierend auf dem Laser-Flash Verfahren
Forschung und Entwicklung Entwicklung und Untersuchung von eutektischen Kohlenstoff-Metall
Hochtemperaturfixpunkten
Thermodynamische Temperaturmessungen mit radiometrischen Methoden oberhalb 660 °C
Entwicklung von Messverfahren zur Flächenbestimmung von radiometrischen Präzissionsblenden
Messung des spektralen Emissionsgrades bei hohen Temperaturen
Instrumentierung
Quellengestützt: 4 HochtemperaturstrahlerBB3200pg:20 mm Ø, 1000 °C - 3000 °CBB3500MP:bis 40 mm Ø, 1000 °C - 3300 °CChino IR-80: Fixpunktstrahler für eutektische HTFP(Co-C, Pt-C, Re-C)Chino IR-R0A: Fixpunktstrahler für ITS-90 FP (Cu, Al)
Detektorgestützt:Transfer-Strahlungsthermometer: LP5, LP3 Absolutradiometrisch kalibrierte Filterradiometer
Raumtemperatur-strahler
Wolfram-bandlampe(Prüfling) Goldfixpunkt-
hohlraumstrahlerITS-90 Primärnormal (T90)
Gitterdoppel-monochromator
(additiv)Verschiebetisch
3000 mm
CCD-KameraChopper-Rad /Ordnungsfilter
abbildenderSpiegel
f=600 mm
absolut kalibriertesFilterradiometer
Thermodynamische Temperatur T
Hochtemperatur-hohlraumstrahler HTBB 3200pg
Primärnormal Spektrale Strahldichte
Präzisionsblenden
SE
V
Si
InG
aAs
InS
b
MC
T
HeN
e
SE
V
Detektor-Translationseinheit
800 mm
1500
mm
1800 mm
Ziele 2017 / 2018
CCT-K10 (Realisierung ITS-90 von 960 °C bis 3000 °C): Erfolgreiche Teilnahme im Herbst 2017
EMPIR INK-2: Weiterentwicklung der thermodynamischen Temperaturmessung rückgeführt auf Synchrotronstrahlung; Bestimmung der thermodynamischen Temperatur an Re-C und WC-C Fixpunktzellen mit großer Apertur
Darstellung der ITS-90: Entwicklung und Aufbau eines primären Cu-Fixpunktes Thermophysikalische Materialeigenschaften / Spektraler Emissionsgrad:
Weiterentwicklung und Etablierung der Messmöglichkeiten für den spektralen Emissionsgrad oberhalb von 750 °C (induktive Probenheizung, Implementierung eines Spektrometers)
Konzeption eines neuen Messplatzes: detektorgestützte, spektrale Charakterisierung von abbildenden/bildgebenden Detektorsystemen im Wellenlängenbereich des mittleren Infrarot (2 µm – 14 µm), Rückführung über großflächige thermische Detektoren als Transfernormale (gemeinsam mit AG 7.33)
Langfristige Ziele
Weitergabe der neuen Hochtemperaturskala auf der Grundlage von eutektischen Fixpunkten und absolut kalibrierten Filterradiometern
Entwicklung von anwendungsspezifischen Methoden der Rückführung für die industrielle Hochtemperaturmessung :
• Luft-/Raumfahrt (≈ 1300 °C bis 3000 °C)• Kerntechnische Sicherheit (≈ 1800 °C bis 2500 °C)• Herstellung hochschmelzender Metalle / „refractory metals“ ( > 2500 °C)• Siliziumcarbid und C/C (Carbon) Verbundwerkstoffe (bis über 2800 °C)• Herstellung von Eisen, Stahl, Glas und Keramik (bis etwa 1800 °C)
Bildgebende Messtechnik: Entwicklung und Aufbau eines robotergestützten Messplatzes zur radiometrischen Charakterisierung und Kalibrierung von Kamera-systemen für ortsaufgelöste Strahldichte- / Temperaturmessungen
Strahldichtekomparator-Messplatz: Erweiterung der Detektor-Instrumentierung (Fourier-Transform-Spektrometer) und Validierung des Messverfahrens
Großflächiges, homogenes, optisches Quellen-Transfernormal variabler Strahldichte für die Erdfernerkundung und bildgebende Radiometrie
Spektralbereich: 400 nm bis 1100 nm40 cm Durchmesser Homogenität: besser als 1% Strahldichte variabel über mehr als zwei Größenordnungen ohne signifikante Änderung der spektralen Verteilung
400 mm
Hochtemperatur-hohlraumstrahler HTBB 3200pg
Primärnormal Spektrale Strahldichte
absolut kalibriertesFilterradiometer
Thermodynamische Temperatur T
absolut kalibriertes
LAVRAS
Physikalisch-Technische Bundesanstalt Dr. Richard Dieter TaubertNationales Metrologieinstitut Arbeitsgruppe 7.31
HochtemperaturskalaAbbestraße 2 – 12 Telefon: 030 3481-7480 10587 Berlin Fax: 030 3481-69 7480www.ptb.de E-Mail: [email protected]