Способ определения характеристик спектрофотометра Советский патент 1985 года по МПК G01J1/04 

Изобретение относится к фотометри а точнее к способам определения хара теристик спектрофотометров (СКФ) ,. и может быть использовано при их прове ке и градуировке. Целью изобретения является повьпие ние производительности и снижение трудоемкости процесса определения ха рактеристик СКФ. На фиг.1 представлена схема установки для определения характеристик спектрофотометра по предлагаемому сп собу; на фиг.2 - графическая зависимость полученных оптических характеристик спектрофотометра по предложен рому методу. Сущность предлагаемого способа за ключается в следующем. Для определения характеристик или градуировки измерительного прибора обьпгно подают входные сигналы известной величины и измеряют соответствующие им выходные сигналы. По соотношению входных и выходных сигналов определяют характеристики прибора и градуируют его. При измерении спектрофотометром отраженных от объекта сигналов его выходной сигнал определяется по формулевых (1 S( d (1) где (1 - спектральная плотность потока излучения, S (чС - относительная спектраль ная чувствительность приемника излучения; Л - длина волны излучения. Спектральную плотность потока излучения определяют по формуле (р М- S(2) М - светимость объекта; S - площадь объекта, заполнившая поле зрения объекта. Для двухкомпонентной отражательной системы выражение (2) имеет вид М,8„ + М S,. При измерении сигналов от двухком понентной системы, состоящей из бело и черной частей, светимость и площад которых соответственно М(5,и , выходной сигнал спектрофотометра при постоянных условийх освещения ( Е const ) пропорционален, площади S. , так как и, следовательнг, второе слагаемое пренебрежимо мало. Таким образом, перемещая перед входным отверстием спектрофотометра экран, поверхность которого поделена на две равные части - белую и черную, можно получить выходной сигнал, зависящий только от площади отражающей поверхности. Граница раздела обеих частей должна быть прямолинейной, это позволяет не юстировать входное отверстие относительно линии раздела и упрощает определение характеристик спектрофотометра. Перемещая экран относительно спектрофотометра перпендикулярно прямолинейной границе раздела и начиная измерения с того момента, когда поле зрения, спектрофотометра занято только одной частью экрана, и кончая измерения тогда, когда поле зрения будетзаполнено другой частью экрана, задают весь ряд значений входных сигналов от минимального до максимального, получая таким образом соответСТВУЮ1ЦИЙ ряд выходных сигналов. Можно перемещать перпендикулярно линии раздела и входное отверстие спектрофотометра относительно экрана. Установка для определения характеристик спектрофотометра по предлагаемому способу (фиг.1) содержит полевой спектрофотометр 1, экран 2, поделенный на две части. Экран представляет собой пластину, одна половина поверхностикоторой покрыта равномерно нанесенным порошком окиси магния (MgO). Коэффициент отражения такой поверхности 95 %. Другая половина экрана представляетсобой участок, покрытый сажей. Коэффициент отражения такой поверхности близок к нулю. Экран устанавливают горизонтально. Над ним на высоте Н (примерно 1-1,5 м) размещают приемное устройство спектрофотометра так, чтобы элементы конструкции не затемняли измеряемый участок экрана и чтобы линия визирования располагалась перпендикулярно линии i aздeлa на экране. Контроль горизонтального положения экрана осуществляется по уровню. Перемещение осуществляют дискретно с произвольно выбранным, но постоянным по величине шагом дискретизации. За начальное положение при перемещении принимают такое, при которо поле зрения спектрофотометра заполнено черной частью экрана. При опре делении длины волны осутдествляют пе ремещение до тех пор, пока поле зре ния спектрофотометра не заполнится белой частью экрана. В процессе перемещения измеряют выходные сигналы спектрофотометра при фиксированных значениях перемещения экрана. На основе полученных данных стро ится графическая зависимость относи тельной величины выходных сигналов спектрофотометра от расстояния (фиг.2). По полученной графической зависи мости определяют расстояние, на кот рое переместилась линия раздела экрана при прохождении всего диапазона изменения входных сигналов спектрофотометра, от минимального до максимального. Это расстояние определяет величину диаметра круга, соответствующего полю зрения приемного устройства спектрофотометра. По известной высоте установки приемного устройства над экраном и полученной величине диаметра поля зрения рассчитывается угол поля зрения приемного устройства спектрофотометра по формулеС6 2 arctg2jj-, (/О где oi - угол поля зрения приемного устройства; d - диаметр круга, соответствую щего полю зрения приемного устройства в данной геометр измерения; Н - высота установки приемного устройства спектрофотометра над экраном. Определение погрешности проводят следующим образом. По полученному значению диаметра круга, который виден приемному ус-, тройству спектрофотометра с данном высоты Н,. рассчитывают площадь круга и площади сегментов, отсекаемых черным полем от белого круга в точках, соответствующих шагам дискретизации, в которых проводились измерения. Приняв площадь белого круга за 100 %, рассчитывают площади сегментов в процентах, данные наносят на графическую зависимость (фиг..) и таким образом получают теоретическую кривую изменения площади белой части экрана при постепенном усечении ее черной частью. При наличии идеального приемного устройства изменение яркости поля экрана подчинялось бы такому же закону, что и изменение площади круга. Вследствие неидеальности приемного устройства СКФ кривые, полученные экспериментально, отличаются от идеальной теоретической кривой. Максимальное отклонение экспериментальньгк значений от теоретических определяют величину погрешности спектрофотометра. По сравнению с прототипом (4) данный способ позволяет определить не только систематическую погрешность прибора, но также угол зрения прибора. При простом перемещении входного отверстия спектрофотометра ипи экрана перпендикулярно линии раздела экрана на две части можно за одно перемещение от черной части к белой получить не менее двух характеристикприбора и отградуировать его. Отпадает необходимость в юстировке входной щели спектрофотометра относительно каких-либо линий йа экране.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТ РИСТИК СПЕКТРОФОТОМЕТРА, включающи измерение сигналов, поступающих от экрана, поверхность которого состоит из двух частей - белой и черной, отличающийся тем,что, с целью повьшения производительности и снижения трудоемкости процесса определения характеристик спектрофотометра, его входное отверстие и экран перемещают друг относительно друга в направлении, перпендикулярном прямолинейной границе, делящей поверхность экрана на две равные части, одна из которых однородно белая, а другая т-, однородно черная, измеряют выходные сигналы спектрофотометра, после того как его поле зрения заполнено только одной частью экрана, а прекращают измерение тогда, когда попе зрения спектрофотометра заполнится другой частью экрана, после чего по полученной зависимости мезкду величиной выходного сигнала и величиной перемещения (Определяют характеристики спектр офо томе тра.