高祎,寇瓊月,張灝,唐亞曼

(1.航空工業(yè)北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所,北京 100095；2.中國(guó)人民解放軍92228部隊(duì),北京 100072）

0 引言

核電池因其使用壽命長(zhǎng)、壽命周期內(nèi)維護(hù)頻次低、功率穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),在空間探測(cè)、核工業(yè)、反潛監(jiān)聽(tīng)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用[1-2]。由于核電池長(zhǎng)期工作在難以進(jìn)行人工維護(hù)的環(huán)境中,因此需要對(duì)其進(jìn)行功率測(cè)量,以確保準(zhǔn)確核算探測(cè)器壽命、極限功率載荷、核燃料純度等關(guān)鍵參數(shù)。核電池功率通過(guò)量熱計(jì)測(cè)量,量熱計(jì)的標(biāo)定與溯源需要標(biāo)準(zhǔn)熱源提供參考標(biāo)準(zhǔn)值。

美國(guó)核安全管理局(NNSA)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用惠斯通橋原理測(cè)量核電池?zé)峁β?其標(biāo)準(zhǔn)熱源應(yīng)用經(jīng)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)Pu-238(準(zhǔn)確度優(yōu)于0.02%)及電加熱標(biāo)準(zhǔn)熱源[3-4]。法國(guó)塞塔拉姆公司開(kāi)發(fā)的CALVET LV量熱儀,使用焦耳效應(yīng)標(biāo)定,量熱準(zhǔn)確度為±0.2%[5]。柳加成等[6]應(yīng)用基于熱電堆原理的量熱計(jì)測(cè)量熱功率,其標(biāo)準(zhǔn)熱源選擇同位素?zé)嵩春碗娂訜崮M熱源兩種,電加熱模擬12.81 W熱源時(shí),短期穩(wěn)定性相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.44%。張萍等[7]設(shè)計(jì)了射頻中功率量熱計(jì)校準(zhǔn)系統(tǒng),其中標(biāo)準(zhǔn)熱源負(fù)載選擇標(biāo)稱阻值為50Ω的負(fù)載電阻。

相較同位素?zé)嵩?電加熱模擬熱源成本較低且無(wú)放射性,因此更具有普適性。應(yīng)用電加熱模擬熱源時(shí),基于量熱法測(cè)量核電池?zé)峁β实乃菰存湠?核電池?zé)峁β仕菰吹綗峁β蕼y(cè)量裝置,熱功率測(cè)量裝置溯源到標(biāo)準(zhǔn)熱源,標(biāo)準(zhǔn)熱源溯源到電學(xué)基準(zhǔn)。

目前我國(guó)用于對(duì)核電池?zé)峁β蕼y(cè)量裝置進(jìn)行計(jì)量的電加熱標(biāo)準(zhǔn)熱源存在準(zhǔn)確度較低、穩(wěn)定性較差的問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題,本文研制了一套熱功率標(biāo)準(zhǔn)裝置,該裝置基于電流的焦耳效應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化為熱能,在電流小于等于3 A的范圍內(nèi),能夠產(chǎn)生0.7～147 W的功率。本文對(duì)該裝置的結(jié)構(gòu)組成、工作原理進(jìn)行詳細(xì)介紹,并開(kāi)展性能試驗(yàn)及不確定度分析以驗(yàn)證其可靠性與準(zhǔn)確性,為相關(guān)熱功率標(biāo)準(zhǔn)裝置的國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)研發(fā)提供借鑒。

1 裝置原理及構(gòu)成

1.1 裝置原理

研制的標(biāo)準(zhǔn)熱源裝置由高精度恒流源、標(biāo)準(zhǔn)電阻、發(fā)熱體、八位半數(shù)字多用表等部分組成,如圖1所示。高精度恒流源為電路提供穩(wěn)定的電流,發(fā)熱體與標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)在電路中。高精度數(shù)字多用表用于測(cè)量發(fā)熱體和標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓,利用低熱電勢(shì)掃描開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)測(cè)量位置的切換。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)熱源裝置圖Fig.1 Schematic diagram of standard heat source

熱功率標(biāo)準(zhǔn)熱源裝置基于電流的焦耳效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為熱能,通過(guò)電功率計(jì)算產(chǎn)生的熱功率。由于發(fā)熱體和標(biāo)準(zhǔn)電阻為串聯(lián)結(jié)構(gòu),因此通過(guò)二者的電流相同,標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端電壓U1與電阻R0的比值即為通路中的電流。功率P為發(fā)熱體兩端電壓U2與電流的乘積,故

1.2 發(fā)熱體設(shè)計(jì)

1.2.1 發(fā)熱體骨架

發(fā)熱體骨架的形狀應(yīng)與測(cè)量對(duì)象適配,本文研制的熱功率標(biāo)準(zhǔn)熱源主要用于對(duì)核電池?zé)峁β蕼y(cè)量裝置進(jìn)行計(jì)量,目前大部分核電池?zé)峁β蕼y(cè)量裝置均為圓柱體,因此將發(fā)熱體骨架計(jì)為圓筒狀,這種設(shè)計(jì)方式還具有達(dá)到熱平衡的時(shí)間較短的優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)不同的功率,將發(fā)熱體整體尺寸分為3種,功率與發(fā)熱體尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 發(fā)熱體尺寸Tab.1 Size of heating element

1.2.2 加熱絲材料選擇

根據(jù)發(fā)熱體的工作特性要求選擇加熱絲材料。標(biāo)準(zhǔn)熱源裝置作為標(biāo)準(zhǔn)器具對(duì)核電池?zé)峁β蔬M(jìn)行校準(zhǔn),其長(zhǎng)期穩(wěn)定性至關(guān)重要,加熱絲材料需要具有抗氧化、抗腐蝕、不易受環(huán)境影響、溫度分布均勻的特點(diǎn)。對(duì)比常用加熱絲材料的上述特性(如表2所示),選擇鉑絲作為加熱絲材料。

表2 加熱絲材料選型Tab.2 Material selection of heating wire

1.2.3 加熱絲纏繞方式

加熱絲纏繞方式可分為內(nèi)繞式和外繞式,內(nèi)繞式無(wú)法提供支撐應(yīng)力,耐震性差;外繞式能夠提供支撐應(yīng)力,耐震性相對(duì)較好。本文采用雙螺旋外繞式纏繞方式纏繞加熱絲,以減小電流的磁效應(yīng)。具體方法為:將加熱絲對(duì)折,對(duì)折端固定在骨架底部,然后在骨架表面雙線螺旋向上纏繞加熱絲。發(fā)熱體骨架外表面開(kāi)有雙螺旋狀溝槽用以固定加熱絲。為保證發(fā)熱體表面均勻性,雙螺旋溝槽中的兩個(gè)螺旋線螺距一致,螺旋線方向一致。

1.2.4 加熱絲直徑和長(zhǎng)度選擇

加熱絲的直徑D、長(zhǎng)度L和功率P的關(guān)系需要通過(guò)公式(2)和(3)計(jì)算獲得

式中:R為電阻值,Ω;I為通路中電流,A。

式中:ρ為加熱絲的電阻率,Ω·m;L為加熱絲的有效長(zhǎng)度,m;D為加熱絲的直徑,m。

由于高功率情況下電阻阻值較大,若采用直徑過(guò)大的加熱絲,會(huì)導(dǎo)致所需長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng),纏繞時(shí)每匝間距過(guò)近,實(shí)際使用過(guò)程中容易出現(xiàn)短路。若采用直徑過(guò)小的加熱絲,會(huì)導(dǎo)致加熱絲強(qiáng)度較低,纏繞過(guò)程中易折斷。因此,加熱絲直徑的選擇應(yīng)綜合考慮每匝纏繞間隔和加熱絲強(qiáng)度。開(kāi)展了不同功率下加熱絲直徑和長(zhǎng)度選擇試驗(yàn)(數(shù)據(jù)如表3所示),根據(jù)試驗(yàn)情況,最終設(shè)計(jì):功率為1～10 W時(shí),選擇直徑為0.2 mm的加熱絲,長(zhǎng)度約為314 mm;功率為10～100 W和100～150 W的情況下,選擇直徑為0.5 mm的加熱絲,長(zhǎng)度分別約為10239 mm和19130 mm。

表3 加熱絲直徑和長(zhǎng)度Tab.3 Diameter and length of heating wire

發(fā)熱體裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。發(fā)熱體的外殼、骨架、頂蓋、固定柱均選擇石英玻璃材料制造,具有絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)小、化學(xué)熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)熱體外殼和頂蓋的厚度均為2 mm,主要起絕緣作用。固定柱伸出骨架內(nèi)壁10 mm,便于固定加熱絲。

圖2 發(fā)熱體裝置圖Fig.2 Schematic diagram of heating element

2 標(biāo)準(zhǔn)熱源性能試驗(yàn)

開(kāi)展發(fā)熱體電阻值及溫度隨時(shí)間變化試驗(yàn)、發(fā)熱體產(chǎn)生功率隨電流變化試驗(yàn)、發(fā)熱體產(chǎn)生功率的短期穩(wěn)定性試驗(yàn),以驗(yàn)證本文研制的標(biāo)準(zhǔn)熱源裝置的實(shí)際性能。

2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)搭建及通用步驟

標(biāo)準(zhǔn)熱源裝置如圖3所示,高精度恒流源提供恒定電流,八位半數(shù)字多用表與寄生電勢(shì)小于0.2μV的掃描切換開(kāi)關(guān)相連。其中,標(biāo)準(zhǔn)電阻連接掃描開(kāi)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)通道,發(fā)熱體連接掃描開(kāi)關(guān)的01通道,通過(guò)轉(zhuǎn)換掃描開(kāi)關(guān)的通道來(lái)測(cè)量發(fā)熱體和標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓值。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)熱源裝置圖Fig.3 Image diagram of standard heat source

以下步驟為試驗(yàn)驗(yàn)證的通用步驟:

步驟一,在發(fā)熱體表面貼一支鉑電阻溫度計(jì),在標(biāo)準(zhǔn)電阻四周貼4支鉑電阻溫度計(jì),用以監(jiān)測(cè)發(fā)熱體表面溫度和標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度;

步驟二,打開(kāi)高精度恒流源、掃描開(kāi)關(guān)及數(shù)字多用表的電源;

步驟三,設(shè)置數(shù)字多用表DCV(直流電壓檔),掃描開(kāi)關(guān)設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)通道,設(shè)置高精度恒流源的電流,設(shè)置完成后,發(fā)熱體電阻值和溫度隨時(shí)間變化試驗(yàn)間隔為2 min,功率隨電流的變化以及發(fā)熱體產(chǎn)生功率的穩(wěn)定性試驗(yàn)間隔為1 h,讀取數(shù)字多用表的示數(shù)并記錄;讀數(shù)完成后,開(kāi)關(guān)通道設(shè)置為01通道,讀取數(shù)字電壓表的示數(shù)并記錄;

步驟四,更改恒流源電流,重復(fù)步驟三。

三個(gè)試驗(yàn)的區(qū)別在于發(fā)熱體電阻值和溫度隨時(shí)間變化的試驗(yàn)中記錄數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔與其他試驗(yàn)不同。發(fā)熱體電阻值和溫度隨時(shí)間變化試驗(yàn)不需要步驟四。

2.2 發(fā)熱體電阻值及溫度隨時(shí)間變化試驗(yàn)

發(fā)熱體由鉑絲纏繞而成,隨著通電時(shí)間的增加,鉑絲溫度不斷升高,鉑絲的電阻值隨溫度升高而增大。開(kāi)展發(fā)熱體電阻值及溫度隨時(shí)間變化試驗(yàn)以得出標(biāo)準(zhǔn)熱源裝置達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡(即發(fā)熱體的電阻值、溫度和功率幾乎不隨時(shí)間變化)的時(shí)間,以便確定后續(xù)試驗(yàn)中的時(shí)間間隔。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示,可以看出隨著時(shí)間的增長(zhǎng),熱源溫度和鉑絲電阻值的變化率均越來(lái)越小,40 min后,溫度變化范圍在0.5℃以內(nèi),鉑絲電阻值的變化范圍在0.005Ω范圍內(nèi),相對(duì)于10.651Ω的變化率為0.05%。

圖4 發(fā)熱體電阻值及溫度隨時(shí)間變化規(guī)律Fig.4 The resistance value and temperature change of heating element with time

后續(xù)發(fā)熱體功率隨電流變化試驗(yàn)中,設(shè)置恒流源的電流和電壓后,需等待相同時(shí)間,以保證試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性,即每個(gè)電流值條件下需要保持至少40 min再記錄數(shù)字多用表的電壓值。

2.3 發(fā)熱體產(chǎn)生功率隨電流變化試驗(yàn)

本試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證功率隨電流的變化規(guī)律及各型號(hào)發(fā)熱體達(dá)到的功率上限。當(dāng)本發(fā)熱體作為標(biāo)準(zhǔn)器時(shí),根據(jù)功率與電流的擬合曲線,找到指定功率下對(duì)應(yīng)的電流值,試驗(yàn)結(jié)果如圖5～圖7所示。本試驗(yàn)中,每個(gè)電流值條件下保持1 h再記錄數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)記錄后設(shè)置下一電流值。

圖5 0.7～10 W功率隨電流變化Fig.5 0.7～10 W power varies with current

圖7 100～147 W功率隨電流變化Fig.7 100～147 W power varies with current

由圖5和圖6可知,在空氣中自然對(duì)流的情況下,擬合曲線顯示功率與電流呈冪函數(shù)關(guān)系。由圖7可知,功率與電流呈線性關(guān)系。

圖6 10～100 W功率隨電流變化Fig.6 10～100 W power varies with current

發(fā)熱體由鉑絲纏繞而成,鉑絲的阻值隨溫度的升高呈現(xiàn)冪函數(shù)關(guān)系[8],即

式中:Rt為實(shí)際電阻值,Ω;Rn為標(biāo)稱電阻,Ω;T為溫度,℃。

聯(lián)立式(2)和式(4),可以得到

發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量一部分隨自然對(duì)流換熱而散失,另一部分使內(nèi)能增加,則有

式中:P內(nèi)為使內(nèi)能增加的功率,W;P散為由于自然對(duì)流等散失的功率,W。

P內(nèi)與溫度之間的關(guān)系[9]可表示為

式中:t為時(shí)間,s;c為比熱容,J/(kg·K);m為質(zhì)量,kg;ΔT為溫度變化量,K。

P散與溫度之間的關(guān)系[10]可表示為

式中:h為對(duì)流換熱系數(shù),W/(m2·K);tw為壁面溫度,K;tf為來(lái)流溫度(室溫溫度),K;A為換熱面積,m2。

h可根據(jù)努塞爾數(shù)Nu計(jì)算得出,Nu的表達(dá)式為

式中:λ為導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·K);l為特征長(zhǎng)度,m。

努塞爾數(shù)Nu與普朗特?cái)?shù)Pr和格拉校夫數(shù)Gr的乘積相關(guān)。Pr的計(jì)算公式為

式中:ν為運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù),m2/s;a為熱擴(kuò)散系數(shù),m2/s。

Gr的計(jì)算公式為

式中:aV為體膨脹系數(shù),K-1;ΔT為壁面溫度與無(wú)窮遠(yuǎn)處流體溫度的溫差(無(wú)窮遠(yuǎn)處流體溫度為室溫溫度,是恒定的),K。

努塞爾數(shù)Nu與普朗特?cái)?shù)Pr和格拉校夫數(shù)Gr的關(guān)系為

式中:m為定性溫度,℃;C為常數(shù);n為系數(shù)。C和n的值受流態(tài)和Gr影響。根據(jù)實(shí)際情況判斷,自然對(duì)流流態(tài)為層流,Gr的范圍為1.43×104～3×109,因此可得C=0.59,n=1/4[10]。

tm為定性溫度采用邊界層的算數(shù)平均溫度,即

聯(lián)立式(8)～式(13)可得

根據(jù)式(6)、式(7)和式(14),可以得到

聯(lián)立式(5)和式(15),得到P與I的隱函數(shù)關(guān)系。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合曲線,發(fā)現(xiàn)0.7～10 W和10～100 W的發(fā)熱體產(chǎn)生的功率隨電流呈現(xiàn)二次冪函數(shù)關(guān)系,100～147 W的發(fā)熱體產(chǎn)生的功率隨電流呈現(xiàn)線性關(guān)系。這一結(jié)果的產(chǎn)生與發(fā)熱體的外形尺寸相關(guān),產(chǎn)生0.7～10 W和10～100 W的發(fā)熱體直徑和高度相對(duì)較小,自然對(duì)流換熱量相對(duì)較小;而產(chǎn)生100～147 W的發(fā)熱體直徑和高度相對(duì)較大,自然對(duì)流換熱量相對(duì)較大。

綜上可知,本文研制的發(fā)熱體在電流小于等于3 A時(shí),可產(chǎn)生0.7～147 W的功率。

2.4 發(fā)熱體產(chǎn)生功率的短期穩(wěn)定性試驗(yàn)

本試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證功率的短期穩(wěn)定性,共進(jìn)行3次試驗(yàn),測(cè)試結(jié)果如圖8所示,功率穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)如表4所示,可知穩(wěn)定后功率變化最大值為0.008 W,相對(duì)變化為0.08%。

圖8 功率隨時(shí)間變化重復(fù)試驗(yàn)Fig.8 Repeat test of power changes with time

表4 功率穩(wěn)定后試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Test results after power stabilization

表5為電流間隔1 h更改一次的功率值,共進(jìn)行3組試驗(yàn),每組間隔24 h,結(jié)果分別為P11,P12,P13。由表5可知,相同電流下,最大功率差值為0.051 W,相對(duì)變化約為0.21%。

表5 功率與電流關(guān)系短期穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Short-term stability test results of the relationship between power and current

3 測(cè)量不確定度分析

本裝置的量程范圍為0.7～147 W,其測(cè)量不確定度[11]來(lái)源主要包括:測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量、標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端電壓測(cè)量誤差引入的不確定度分量、發(fā)熱體兩端電壓測(cè)量誤差引入的不確定度分量、掃描開(kāi)關(guān)寄生電勢(shì)引入的不確定度分量、標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值引入的不確定度分量、標(biāo)準(zhǔn)電阻在空氣中的阻值變化引入的不確定度分量、引線漏熱引入的不確定度分量。

以2.98 W功率為例,計(jì)算各不確定度分量:

1)測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u1

進(jìn)行4次重復(fù)試驗(yàn),通過(guò)極差法評(píng)定不確定度,即

式中:R為極差,R=xmax-xmin,W;C為極差系數(shù),查表得到,當(dāng)n=4時(shí),C=2.06。

由表6可知,功率P為2.98 W時(shí),計(jì)算重復(fù)性引入的不確定度u1=s(xk)=0.0025 W。

表6 重復(fù)性Tab.6 Repeatability

2)標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端電壓測(cè)量誤差引入的不確定度分量u2

當(dāng)功率為2.98 W時(shí),標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端電壓為100.47 mV。選擇檔位為1 V檔位,根據(jù)校準(zhǔn)證書(shū)可知,100 mV測(cè)量不確定度為5×10-6V(k=2),其引入的不確定度分量為

3)發(fā)熱體兩端電壓測(cè)量誤差引入的不確定度分量u3

當(dāng)功率為2.98 W時(shí),發(fā)熱體兩端的電壓為2.973 V,使用數(shù)字電壓表3458A測(cè)量時(shí),應(yīng)選擇10 V檔位,根據(jù)校準(zhǔn)證書(shū)可知,3 V電壓測(cè)量不確定度為9×10-6V(k=2),其引入的不確定度分量為

4)掃描開(kāi)關(guān)寄生電勢(shì)引入的不確定度分量u4

掃描開(kāi)關(guān)的寄生電勢(shì)小于0.2μV,按均勻分布計(jì)算,取半寬,掃描開(kāi)關(guān)引入的的不確定度為

5)標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值引入的不確定度分量u5

試驗(yàn)過(guò)程選擇SRL-0.1Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻,最大電流為3 A,標(biāo)準(zhǔn)電阻最大功率為0.3 W。以二等標(biāo)準(zhǔn)器使用,標(biāo)準(zhǔn)電阻誤差為±1×10-5Ω,按照均勻分布計(jì)算,取半寬,標(biāo)準(zhǔn)電阻引入的不確定度分量為

6)標(biāo)準(zhǔn)電阻在空氣中的阻值變化引入的不確定度分量u6

試驗(yàn)過(guò)程選擇SRL-0.1Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻,根據(jù)其說(shuō)明書(shū),當(dāng)環(huán)境溫度在18.0～28.0℃范圍變化時(shí),其阻值變化為0.10000044～0.09999945Ω,分散區(qū)間為0.1Ω±0.00000045Ω。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)電阻周?chē)鷾囟染?5.3℃左右,未超過(guò)28℃。因此標(biāo)準(zhǔn)電阻在空氣中的阻值變化引入的不確定度分量為

7)引線漏熱引入的不確定度分量u7

電流回路的引線和電壓測(cè)量的引線均由發(fā)熱體兩端引出,因此加熱絲產(chǎn)生的熱功率會(huì)通過(guò)引線散失一部分。引線導(dǎo)熱系數(shù)λ隨溫度的變化關(guān)系可以近似為λ=-0.0521t+399.53,根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律

式中:Φ為熱流量,W;A為引線的截面積,m2;L為引線長(zhǎng)度,m;t為溫度,℃。

功率為2.98 W時(shí),引線漏熱引入的功率為1.26×10-3W,按照均勻分布,引線漏熱引入的不確定度分量為

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u計(jì)算公式為

相對(duì)擴(kuò)展不確定度U為

功率為2.98 W時(shí),對(duì)應(yīng)的不確定度分量如表7所示。計(jì)算可得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為2.7×10-3W,相對(duì)擴(kuò)展不確定度為1.9×10-3(k=2)。

表7 2.98 W對(duì)應(yīng)不確定度分量Tab.7 Uncertainty components of 2.98 W

標(biāo)準(zhǔn)熱源裝置0.7～147 W功率不確定度如表8所示,0.7～147 W對(duì)應(yīng)的相對(duì)擴(kuò)展不確定度不大于2×10-3(k=2)。

表8 不同功率對(duì)應(yīng)不確定度Tab.8 Uncertainty under the condition of different power

4 結(jié)論

目前我國(guó)缺乏準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好的核電池?zé)峁β仕菰从脴?biāo)準(zhǔn)熱源裝置,為解決此問(wèn)題,本文研制了一套標(biāo)準(zhǔn)熱源裝置。采用鉑絲作為加熱絲以提高熱源穩(wěn)定性,通過(guò)加熱絲雙螺旋外纏繞方式提高熱功率準(zhǔn)確度,利用石英玻璃材料制造發(fā)熱體外殼、骨架、頂蓋以保證熱源的高可靠性。該裝置能夠在電流小于等于3 A的范圍內(nèi)產(chǎn)生0.7～147 W的功率,相對(duì)擴(kuò)展不確定度不大于2×10-3(k=2),為保障核電池?zé)峁β蕼y(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確溯源提供了重要支撐,具有技術(shù)借鑒價(jià)值。