Побудова та дослідження радіаційної температурної шкали - Автореферат

ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ УКРАЇНИ З ПИТАНЬ ТЕХНІЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ТА СПОЖИВЧОЇ ПОЛІТИКИ ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ МЕТРОЛОГІЇРоботу виконано в Харківському державному науково-дослідному інституті метрології Державного комітету України з питань технічного регулювання та споживчої політики Науковий керівник - Доктор технічних наук, професор Назаренко Леонід Андрійович, начальник науково-дослідного відділу температурних та теплофізичних вимірювань Харківського державного науково-дослідного інституту метрології Захист дисертації відбудеться 04.07.2003 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.827.01 у Харківському державному науково-дослідному інституті метрології за адресою: 61002, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного науково-дослідного інституту метрології за адресою: 61002, м.У наш час безконтактні (пірометричні) методи вимірювання температур знаходять застосування при вирішенні актуальних задач прецизійних технологій і наукового експерименту, в тому числі й в області космічних досліджень. Так, зокрема, при підготовці нової редакції Міжнародної температурної шкали (МТШ-90) вперше як реперні значення були прийняті результати пірометричних досліджень за температур нижче 100 0С. Завдання створення еталонних засобів набуває особливої актуальності й у звязку з тим, що Україна має розвинену промислову інфраструктуру (Камянець-Подільський приладобудівний завод, Львівське НВО „Термоприлад”) в області виробництва засобів безконтактного вимірювання температури (пірометрів). 4.Розробити методику врахування впливу ефекту розміру джерела при реалізації температурної шкали за випроміненням і визначити похибку вимірювання температури у реперній точці. 7.Побудувати температурну шкалу на базі реперної точки міді та визначити метрологічні характеристики первинного еталона одиниці температури, що вимірюється за випроміненням.Основоположним рівнянням для побудови температурної шкали безконтактними засобами є наступне співвідношення, що випливає із закону Планка: , (1) яке й визначає зміст необхідних при побудові радіаційної температурної шкали експериментальних процедур, а саме: здійснення фазового переходу тверднення однієї з реперних точок - Т90(Ag), Т90(Au) або Т90(Cu), К; вимірювання відношення спектральних густин енергетичної яскравості L?(T90)/L?(T90(x)) за умови забезпечення достатньої монохроматизації випромінення, що використовується в спектральному інтервалі поблизу пікового значення довжини хвилі l, м. Для реєстрації потоку випромінення, спектральна густина енергетичної яскравості котрого L? однозначно повязана з температурою Т90(х) реперної точки в момент фазового переходу, а також для наступної процедури екстраполяції (редуціювання) шкали від даної температури Т90(х) в область більш високих температур необхідно застосовувати безконтактний термометричний інструмент, принцип дії якого у сукупності з обраною системою екстраполяції дозволяє трансформувати величину відношення монохроматичних яскравостей, що вимірюються (ліва частина рівності (1)), в температурний еквівалент. Внаслідок проведеного аналізу показано, що розробка одноканального еталонного оптичного пірометра (ЕОП), який містить кремнієвий фотодіод як приймач випромінення та працює за принципом прямого підсилення та вимірювання сигналу фотоприймача, є найбільш перспективною, оскільки, по-перше, дозволяє реалізувати температурну шкалу як зі застосуванням систем екстраполяції, так і на основі лінійності вихідної характеристики ЕОП; а, по-друге, що зі систем екстраполяції температурної шкали від реперної точки в область більш високих температур найбільш практичним з точки зору точності побудови шкали, яка досягається в процесі екстраполяції, є пристрій для подвоєння яскравостей (монохроматичних світлових потоків) у сукупності з неселективними поглинаючими фільтрами. Основними елементами наведеної в дисертації структурної схеми первинного еталона одиниці температури за випроміненням у діапазоні вище 1357,77 К, являються: модель АЧТ з реперною точкою міді; еталонний оптичний пірометр; подвоювач яскравості (екстраполятор) і група температурних ламп. Процес побудови температурної шкали, таким чином, можна розділити на два етапи, перший з яких полягає в калібруванні еталонного пірометра у реперній точці міді TCU та наступному градуюванні еталонної лампи, а другий - у процедурі екстраполяції шкали від температури TCU до ряду більш високих температур.1.Вперше виконано побудову і метрологічне дослідження радіаційної температурної шкали, що реалізується на основі фазового переходу тверднення реперної точки міді. 2.Проведено метрологічну атестацію первинного еталона одиниці температури за випроміненням в діапазоні температур від 1084,62 до 2000 0С, в результаті якої встановлено, що еталон забезпечує відтворюваність одиниці температури з СКВ результату, що не перевищує 1,1 0С для 5-ти незалежних спостережень, а межа невилученої систематичної похибки при цьому не перевищує 0,5 0С. 4.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ