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: dieter.taubert@ptb.de