Способ измерения абсолютной спектральной чувствительности яркомеров

 

и870969

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ CBH4ETEЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапвстмческин

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21 .09. 79(21) 28 E 9908/18-25 с присоединением заявки М— (23) П риоритетОпубликовано 07. 10.81. Бюллетень Мв 37

Дата опубликования описания 10.10.81 (5 l ) м. Км.

G О) J 3/40

4есударсткнный камитет ав делам изобретений и атнрмтнй (53) УДК 535.8 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.А. Богданов, Л.Н. Самойлов, В.И. Саприцкий, А.Г. Сычев и В.И. Тарнопольский

E ф т <

I (Ф I (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЯРКОИЕРОВ

Изобретение относится к области технической физики в части энергети ческой фотометрии и может быть использовано для измерения абсолютной спектральной чувствительности радиометров к энергетической яркости.

Известен способ измерения абсолют" ной спектральной чувствительности яркомеров, при котором яркомер засвечиваМт от источника с известной монохроматической величиной излучения.

Для этого используют источник сплошного спектра с известным распределением энергии по спектру и диспергирующий элемент, выделяющий из этого спектра монохроматическую составляют

15 щую, а величину абсолютной спектральной чувствительности определяют как отношение сигнала яркомера к величине монохроматической составляющей (1).

Недостатком этого способа является низкая точность измерения из-за невозможности измерить параметры светофильтров в условиях, аналогичных применению светофильтров для измерения чувствительности, нестабильность параметров фильтров во времени, зависимость от температурных и геометрических условий эксплуатации, трудность выбора необходимого набора фильтров для обеспечения требуемого интервала между соседними длинами волн. В случае применения монохроматора точность измерения чувствительности определяет" ся погрешностью измерения спектрального пропускания и линейной дисперсии. монохроматора. Однако измерение этих величин представляет собой сложную метрологическую задачу и не может быть проведено с высокой точностью.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и .достигаемо му результату является способ измерения абсолютной спектральной чувствительности яркомеров, заключающийся в том, что из излучения источника . сплошного спектра выделяют монсхроматическую составляющую излучения с

870969 о

2с, 5

55 длиной волны Х; направляют выделенное монохроматическое излучение на исследуемый яркомер, выходной сигнал которого U (Х ), регистрируют. После этого повторяют всю последовательность операций еще на (n-1) длинах волн, затем направляют на исследуемый яркомер излучение сплошного спектра. и регистрируют выходной сигнал яркомера (21.

При этом предварительно определяют относительную спектральную чувствительность, а затем по диффузионному источнику производят абсолюти-. зацию чувствительности, при этом величину спектральной плотности энергетической яркости (СПЭЯ) определяют.путем перемножения нескольких величин: СПЭЯ абсолютно черного тела при яркостной температуре, определенной для применяемой в диффузионном излучателе лампы, спектрального коэффициента излучения вольфрама, спектрального пропускания колбы лампы и спектрального коэффициента яркости диффузионной пластины.

Недостатком этого способа является низкая точность измерения чувствительности яркомера, обусловленная необходимостью определения величины коэффициента яркости диффузионной пластины, которая даже в лучших метро-! логических центрах страны не может быть определена точнее 27, необходимостью расчетного перехода от истинной температуры лампы к яркостной, необходимостью вычисления СПЭЯ диффузинного источника с использованием таких неопределенных данных, как коэффициент спектрального излучения вольфрама и спектрального пропускания колбы лампы, поскольку для данной лампы их можно измерить только после разрушения колбы лампы. В данном способе значения этих величин берутся из литературных источников, которые имеют большой разброс значений. В целом способ не иожет обеспечить измерение абсолютной спектральной чувствительности яркомера с погрешностью менее 12Х.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе измерения абсолютной спектральной чувсгвитель-. ности 4ркомеров, заключающемся в том, что из излучения источника сплошного спектра выделяют монохроматическую

4 составляющую излучения с длиной волны ), направляют выделенное монохроматическое излучение на исследуемый яркомер, выходной сигнал которого

lJ> (А ) регистрируют, после чего повторяют всю описанную последовательность операций еще на (и-1) дли-. нах волн, затем направляют на исследуемый яркомер излучение сплошного спектра и регистрируют выходной сигнал яркомера О, дополнительно сравнивают, например, с помощью спектрокомпаратора интенсивности выделенной монохроматической составляющей

r излучением сплошного спектра и с излучением. эталонного источника с известной спектральной плотностью энергетической яркости, затем повторяют эти операции для (n-1) длин волн

Р по результатам сравнения судят о величине спектральной. составляющей монохроматического Йзлучения В (P -,1.„) спектральной плотности энергетической ,яркости излучения сплошного спектра

Л 1 © (p4 †p )), и определяют абсолютную чувствительность яркомера из соотношения

0-иф )М(А4>

ГДЕ 2 . Н g ( от

На чертеже показана установка, реализующая способ.

Установка содержит диффузцый источник 1, монохроматический источник 2, эталонный источник 3, компаратор 4, поворотное плоское зеркало 5.

Диффузный источник l состоит из интегрирующей сферы, покрытой изнутри сернокислым барием, которую освещают несколькими лампами, например, типа

КГ11-12-100, расположенными по внешней поверхности сферы. Для обеспечения хорошей равномерности яркости источника излучение поступает в сферу через молочные стекла, например

MC-13. В монохроматическом источнике

2 излучение от ленточной лампы 6, например СИ8-200У, разлагается в спектр монохроматором 7. Его выходная щель находится в фокусе сферического зеркала 8. Параллельный пучок монохроматического источника 2, отразившись от плоского зеркала 5 в положении 11 поступает на исследуемый яркомер 9, а в положении 1 — на компаратор 4 {при этом диффузный источ870969 ник,l находится в положении 6 ).

Эталонный источник 3 представляет собой ленточную лампу СИ 1О-ЗООУ;„ находящуюся в водоохлаждейном кожухе, причем ее градуировка произведена по Государственному специальному эталону спектральной плотности энергетической яркости (ГСЭ СПЭЯ), С помощью компаратора 4 определяют

СПЭЯ, диффузного .,источника и относительное спектральное распределение энергии монохроматического источника путем сравнения их излучений с излучением эталонного источника 3.

Компаратор 4 содержит оптическую систему, состоящую из сферического зеркала 10 двух плоских зеркал

11 и 12, модулятор 13, монохроматор

14 и сменные приемники 15 (фотоумножители или фоторезисторы в зависимости от. спектрального диапазона измерений).

Способ осуществляется следующим образом.

Плоское зеркало 5 устанавливают в положение 11, а диффузный источник— в положение Д . Ha монохроматоре 7 устанавливают длину волны ., направляют выделенное излучение на исследуемый яркомер 9 и регистрируют З0 сигнал яркомера О„ ()повторяют эту г} последовательность операций еще на (n-1) длинах волн, затем диффузный источник 1 устанавливают в положение . 0 и регистрируют выходной сигнал U яркомера. Затем на компаратор 4 направляют последовательно излучение от эталонного источника 3, монохроматического источника 2 и диффузного источника 1 и регистрируют сигналы, 40 соответствующие каждому из источников на тех же и длинах волн. Отношение СПЭЯ диффузного монохроматичес1 кого и эталонного источников пропорционально отношентую соответствующих 45 сигналов приемников. По результатам сравнения судят о величинах соответствующих значений СПЭЯ источников и окончательно о величине абсолютной спектральной чувствительности яркомера из соотношения (1 .

Введение дополнительных операций сравнения. излучения диффузного и монохроматического источников с излучением от эталонного источника обеспечивает оперативность контроля времен-.

55 ной .стабильности используемых при измерении источников излучения и параметров оптических элементов, поэволяет объединить измерение абсолютной и относительной чувствительности яркомера, избежать погрешностей, связанных с применением для вычислений неопределенных данных о величинах спектрального пропускания колбы лампы и спектральной излучательной способности вольфрама, исключить неточные методы определения коэффициента яркости пластины диффузного излучате-ля. Важно отметить, что в окончательную формулу для абсолютной .спектральной чувствительности не входят характеристики диспергирующих приборов и оптических элементов установки.

Кроме того, описанный способ позволяет обеспечить единство измерений спектральной чувствительности яркомеров на базе использования ГСЭ

СПЭЯ, по которому градуируется эталонный источник согласно ГОСТ 8.196-76.

Теоретическая проработка и экспериментальная проверка показали, что данный способ позволяет повысить точности измерения абсолютной спектральной чувствительности яркомеров не менее, чем в 2,5 раза, по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ измерения абсолютной спектральной чувствительности яркомеров, заключающийся в том, что из излучения источника сплошного спектра выделяют монохроматическую составляющую излучения с длиной волны „ направляют вы-! деленное монохроматическое излучение на исследуемый яркомер, выходной сигнал которого Ц„ (g ) регистрируют, после чего повторяют всю последовательность операций еще на (n-1) длинах волн, затем направляют на исследуемый яркомер излучение сплошного спектра и регистрируют выходной сигнал яркомера О, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения, дополнительно сравнивают интенсивности выделенной монохроматической составляющей !1„!с излучением .сплошного спектра и с излучением эталонного источника с известной спектральной плотностью энергетической яркост,затем повторяют эти операции для (n"1! длин волн, по результатам сравнения судят о величине спектраль-, ной составляющей монохрояатического излучения В1„(.„ „)и спектральной плотности энергетической яркости излучения сплошного спектраЦ ф (3.,1- . „}

7 870969 и определяют абсолютную чувствительность яркомера из соотношения тде тт1,2,". М и

"м() Оъ1 Ьм (Л„.) 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Холопов Г.К. Методы энергетической градуировки оптических радио5 метров. Обзор В 1199 ЦНИИИТЭИР 1975

) се30-33.

2. Тевяшов В.И. и Холопов К.Г.

Методика градуировки радиометров с фотоумножителями. ОМП Р 2, 1969, с.11-16 (прототип).

Составитель Е. Карманова

Редактор О Филиппике Техреду М.Реиеес Корректор Г. Рекетиик

Заказ 8420/ll Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент ° r. Ужгород, ул. Проектная, 4