Розробка і дослідження еталонних засобів вимірювань енергетичних параметрів оптичного випромінювання на базі абсолютних радіометрів - Автореферат

Харківський державний науково-дослідний інститут метрології Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукНауковий керівник - доктор технічних наук, професор Назаренко Леонід Андрійович, Харківський державний науково-дослідний інститут метрології, начальник науково-дослідного відділу температурних та теплофізичних вимірювань Офіційні опоненти - доктор технічних наук, професор Соловйов Валентин Сергійович, Харківський державний науково-дослідний інститут метрології, начальник головного метрологічного центру державної служби єдиного часу і еталонних частот України Захист дисертації відбудеться “29” листопада 2001 р. о 14оо годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.827.01 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.Створення еталонних засобів для метрологічного забезпечення цих напрямків потребує розробки відповідних засобів відтворення фотометричних, спектрорадіометричних і інтегральних величин, що можуть здійснюватися як на базі моделей чорних тіл, так і на базі приймачів випромінювання. Однак для цього при розробці необхідно вирішувати цілий ряд задач, таких як оптимізація конструкції приймача, розробка методу подавлення фонового випромінювання, проведення експериментальних і теоретичних досліджень метрологічних характеристик. Для розвязання цієї задачі також необхідно при розробці оптимізувати конструкцію приймача, розробити систему подавлення дрейфу фонового сигналу, провести теоретичні й експериментальні дослідження його метрологічних характеристик. Розробити метод вимірювання потужності випромінювання установкою на основі дводіодної конфігурації фотодіодів фірми „HAMAMATSU”, що самі калібруються, провести теоретичні й експериментальні дослідження метрологічних характеристик методу. Предметом дослідження є: абсолютний кріогенний приймач для радіометричного методу побудови температурної шкали; абсолютний кріогенний радіометр для відтворення одиниці сили світла; абсолютний кріогенний радіометр для спектрорадіометричних вимірювань; установка для відтворення одиниці сили світла; установка для побудови термодинамічної температурної шкали в діапазоні від 300 до 1000 К; тонкоплівковий радіометр АП-300; трапдетектор який складається із фотодіодів, шо самі калібруються, фірми „HAMAMATSU”; установка на основі дводіодної конфігурації.У кріогенних радіометрах, завдяки значному зниженню при глибокому охолодженні теплових втрат на випромінювання, а також використанню проводів для підводів, із надпровідного сплаву з поганою теплопровідністю, реалізується висока еквівалентність електричного заміщення. Термодинамічна температура МЧТ визначається з виразу: W = g · F(?,?) · (1-D) · (1 S) · (1 ?) · ? · ?4, (1) де W - потужність випромінювання, яка надходить до абсолютного приймача; g - геометричний фактор, що визначає умови відбору випромінювання; F(?,?) - функція переносу випромінювання; (1-D) - дифракційна поправка; (1 S) - поправка на розсіяне випромінювання; (1 ?) - поправка на теплопровідність залишкових газів; ? - постійна Стефана-Больцмана; T - термодинамічна температура МЧТ. Тут необхідно виділити кілька основних її джерел: похибка розрахунку поглинальної здатності радіометра; різні градієнти температур у порожнині при електричному заміщенні й опроміненні; теплові втрати по проводах - підводах; похибка, обумовлена термічним опором поглинаючого покриття порожнини приймача; стабільність температури теплостоку. Функцію переносу випромінювання F(?,?) = 0,999 визначено з похибкою 0,03 %, геометричний фактор g = 1,2668 I 10-3 - з похибкою 0,11 %, дифракційна поправка 1 - Do = 0,9991 - з похибкою 0,005 %, поправка на розсіяне випромінювання 1 S = 1,007 - з похибкою 0,09 %, поправка на теплопровідність залишкових газів 1 ? = 1,0005 - з похибкою 0,01 %. Зміна конструкції і, відповідно, теплових характеристик приймача у порівнянні з конструкцією, описаною в попередньому розділі, поставила вимогу проведення теоретичних та експериментальних досліджень метрологічних характеристик, у результаті яких було зроблено наступні висновки: похибка, повязана з розходженням градієнтів температур уздовж порожнини у фазах випромінювання і заміщення - 5 I10-5 %; похибка, повязана з термічним опором фарби - 5,5 I 10-6 %; похибка від теплових втрат на проводах-підводах - 4,5 I10-6 %.Розроблено абсолютний порожнинний кріогенний приймач з електричним заміщенням для експериментальної установки з дослідження термодинамічних температур у діапазоні 300 К - 1000 К: 1.1. Проведено теоретичні й експериментальні дослідження метрологічних характеристик кріогенного приймача: досліджено еквівалентність електричного заміщення; розраховано коефіцієнт поглинання порожнини.

2. Основний зміст роботи