**Revue française de métrologie


n° 36, Vol. 2014-4, 29-37, DOI : 10.1051/rfm/2014015

Caractérisation d’un corps noir de transfert pour l’étalonnage de pyromètres jusqu’à 3 000 °C

Characterisation of a blackbody source for the calibration of radiation thermometers up to 3 000 °C

 

Olga KOZLOVA, Stéphan BRIAUDEAU, Lydia RONGIONE, Frédéric BOURSON, Séverine GUIMIER, Stéphane KOSMALSKI et Mohamed SADLI

Laboratoire commun de métrologie LNE-CNAM (LCM), CNAM, 61 Rue du Landy, 93210 La Plaine-Saint Denis, France, olga.kozlova@lne.fr

Résumé : L’étalonnage de pyromètres industriels dans le domaine de températures compris entre 1 000 °C et 3 000 °C nécessite une cavité corps noir de transfert, dont la température est mesurée à l’aide d’un pyromètre de référence. L’utilisation de cette cavité est imposée par les caractéristiques du pyromètre à étalonner car son champ de visée, habituellement de l’ordre de 10 mm à 30 mm, est incompatible avec les dimensions des points fixes utilisés pour l’étalonnage des pyromètres de référence. Les pyromètres à comparer peuvent également avoir des caractéristiques spectrales très différentes. La largeur de transmission du filtre du pyromètre de référence est généralement de l’ordre de 20 nm alors qu’elle atteint plusieurs centaines de nanomètres pour le pyromètre à étalonner. Une comparaison sans biais des deux instruments ne peut donc être obtenue qu’avec une cavité de transfert d’émissivité égale à 1. Les caractéristiques spectrales et spatiales très différentes des deux pyromètres imposent donc la détermination de l’émissivité effective de la cavité ainsi que celle du profil radial des surfaces interceptées par les visées des pyromètres. Le four à haute température Thermogauge HT-9500 du LNE-Cnam a été caractérisé en vue de son utilisation comme cavité de transfert. Pour cela, les gradients radial et longitudinal de la cavité ont été mesurés par différentes méthodes. L’émissivité effective de la cavité a été calculée. Une estimation des corrections et des incertitudes associées à l’émissivité non-unitaire est présentée dans cet article.

Abstract: Calibration of the industrial pyrometers in the temperature range between 1 000 °C and 3 000 °C requires a blackbody cavity source which temperature is measured using a reference pyrometer. The use of such blackbody cavity source is imposed by the characteristics of the pyrometers to be calibrated, because of the large field-of-view (usually of the order of 10 mm to 30 mm), which is not compatible with the dimensions of the fixed points used to calibrate reference pyrometers. The reference pyrometer and the pyrometer under the calibration can also have very different spectral characteristics. The filter’s transmission bandwidth of the reference pyrometer filter is generally of the order of 20 nm, but it can reach several hundred nanometers for the pyrometer under calibration. An unbiased comparison of the two instruments can be only obtained with a transfer blackbody cavity with emissivity equal to 1. The different spectral and spatial characteristics of the compared pyrometers require a determination of the effective emissivity of the cavity and a determination of the radial profile of surfaces intercepted by the field-of-view of pyrometers. The high temperature furnace Thermogauge HT-9500 LNE-Cnam has been characterized for use as a transfer cavity. For this, the longitudinal and radial gradients in the cavity have been measured by various methods. The effective emissivity of the cavity was calculated. An estimate of the corrections and uncertainties associated with non-unit emissivity are presented in this article.

Mots clés : corps noir, émissivité, haute température, étalonnage des pyromètres, gradient thermique.

Key words: blackbody source, emissivity, high temperature, radiation thermometer calibration technique, thermal gradient.


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