Способ измерения абсолютной спектральной чувствительности яркомеров Советский патент 1981 года по МПК G01J3/40 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ СПЕКТРАЛТ)ИОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЯРКОМЕРОВ

Изобретение относится к области технической физики в части энергети ческой фотометрии и может быть ис- пользовано для измерения абсолютной спектральной чувствительности радиометров к энергетической яркости. Известен способ измерения абсопготной спектральной чувствительности яркомеров, при котором яркомер засвечива1бт.от источника с известной монохроматической величиной излучения. Для этого используют источник сплошного спектра с известным распределени ем энергии по спектру и диспергирующий элемент, выделякнций из этого спектра монохроматическую составляю щую, а величину абсолютной спектральной чувствительности определяют как отношение сигнала яркомера к величине монохроматической составляющей Pi П. Недостатком этого способа является низкая точность измерения из-за невозможности измерить- параметры светофильтров в условиях, аналогичных прйменению светофильтров для измерения чувствительности, нестабильность параметров фильтров во времени, зависимость от температурных и геометричестсих условий эксплуатации, трудность выбора необходимого набора фильтров дпя обеспечения требуемого интервала между соседними длинами волн, В случае применения монохроматора точность измерения чувствительности определяется 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 .достигаемог; му результату является способ измерения абсолютной спектральной чувствительности яркомеров, заключающийся в том, что из излучения источника . сплошного спектра выделяют монохроматическую составляюи(ую излучения с 3 длиной волны X; направляют выделенное монохроматическое излучение на исследуемьй яркомер, выходной сигнал которого X), регистрируют. После этого повторяют всю последовательность операций еще на (п-1) длинах волн, затем направляют на исследуемы яркомер излучение сплошного спектра и регистрируют выходной сигяал яркомера 2. При этом предварительно определяют относительную спектральную ч-увствительность, а затем по диффузионному источнику производят абсолютизацию чувствительности, при этом величину спектральной плотности энер гетической яркости (СПЭЯ) определяют путём перемножения нескольких величин: СПЭЯ абсолютно черного тела при яркостной температуре, определенной для применяемой в диффузион ном излучателе лампы, спектрального коэффициента излучения вольфрама, спектрального пропускания колбы лампы и спектрального коэффициента яркости диффузионной пластины. Недостатком этого способа является низкая точность измерения чувс вительности яркомера, обусловленная необходимостью определения величины коэффициента яркости диффузионной пластины, которая даже в лучших мет логических центрах страны не может быть определена точнее 2%, необходи мостью расчетного перехода от истинной температуры лампы к яркостной, необходимостью вычисления СПЭЯ диффузинного источника с использование таких неопределенных данных, как ко фициент спектрального излучения вол фрама и спектрального пропускания колбы лампы, поскольку для данной лампы их можно измерить только посл разрушения колбы лампы. В данном сп собе значения этих величин берутся из литературных источников, которые имеют большой разброс значе1нмй. В целом способ не иожет обеспечить измерение абсолютной спектральной чувствительности яркомера с погрешностью менее 12%, Целью изобретения является повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что в известном способе измерения абсолютной спектральной чувствитель ности йркомеров, заключающемся в то что из излучения источника сплошног спектра выделяют монохроматическую составляющую излуче}1ия с, длиной вол1Л , направляют выделенное монороматическое излучение на исследуеый яркомер, выходной сигнал которого 1 регистрируют, после чего повторяют всю описаннук последовательность операций еще на (п-1) дли-. нах волн, затем направляют на исследуемый яркомер излучение сплошного спектра и регистрируют выходной сигнал яркомера U, дополнительно сравнивают, например, с помощью спектрокомпаратора интенсивности выделенной монохроматической составля ощей i с излучением сплошного спектра и с излучением.эталонного источника с известной спектральной плотностью энергетической яркости, затем повторяют эти операции для (п-1) длин волн по результатам сравнения судят о величине спектральной составляющей монохроматического излучения /ууСА./тХц) спектральной плотности энергетической .яркости излучения сплошного спектра ( Х т Хи ) определяют абсолютную чувствительность яркомера из соотношения а,)в(х,-)ах - t(f 1--(;,...И 5, VvUJ де fia чертеже показана установка, реализующая способ. Установка содержит диффузией источник 1, монохроматический источник 2, эталонньш источник 3, компаратор 4, поворо-тное плоское зеркало 5. Диффузный источник 1 состоит из интегрирующей сферы, покрытой изнутри сернокислым барием, которую освещают несколькими лампами, например, типа КГМ-12-100, расположенными по внешней поверхности сферы. Для обеспечения хорошей равномерности яркости источника излучение поступает в сферу через молочные стекла, например МС-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 т плоского зеркала 5 в положении 11 поступает на исследуемый яркомер 9, а в положении j - на компаратор 4 (при этом диффузный источник находится в положении 6 ). Эталонный источник 3 представляет собой ленточную лампу СИ 10-ЗООУ, находящуюся в водоохлаждепном кожухе, причем ее градуировка произведена по Государственному специально му эталону спектральной плотности энергетической яркости (ГСЭ СПЭЯ). С помощью компаратора 4 определяют СПЭЯ , диффузного-, истачника и относительное спектральное распределени энергии монохроматического источника путем сравнения их излучений с излучением эталонного источника 3. Компаратор 4 содержит олтичес- кую систему, состоящую из сферического зеркала 10, двух плоских зврка 11 и 12, модулятор 13, монохроматор 14 и сменные приемники 15 (фотоумно жители или фоторезисторы в зависимо ти от спектрального диапазона измерений) . Способ осуществляется следующим образом. Плоское зеркало 5 устанавливают в положение 11, а диффузный источни в положение (J . На монохроматоре 7 устанавливают длину волны Д.. , направляют выделенное излучение на исследуемый яркомер 9 и регистрируют сигнал яркомера ( Д, Лповторяют эту последовательность операций еще на (n-l) длинах волн, затем диффузный источник 1 устанавливают в положени а и регистрируют выходной сигнал U яркомера. Затем на компаратор А нап равляют последовательно излучение от эталонного источника 3, монохром тического источника 2 и диффузного источника 1 и регистрируют сигналы, соответствующие каждому из источников на тех же п длинах волн. Отношение СПЭЯ диффузного монохроматического и эталонного источников пропорционально отношению соответствующих сигналов приемников. По результатам сравнения судят о величинах соответствующих значений СПЭЯ источников и окончательно о величине абсолютной спектральной чувствительности яр комера из соотношения ij. Введение дополнительных операций сравнения, излучения диффузного и монохроматического источников с излуче нием от эталонного источника обеспечивает операт;ивность контроля времен ной .стабильности используемых при измерении источников излучения и параметров оптических элементов, поз96воляет объединить измерение абсолютной и относительной чувствительности яркомера, избежать по грешностей, связанных с применением для вьгчиспе1шй неопределенных данных о величинах спектрального пропускания колбы лампы и спектральной излучательной способности вольфрама, исключить неточные методы определения коэффициента яркости пластины диффузного кзлучате- 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 /I направляют выделенное монохроматическое излучение наисследуемый яркомер, выходной сигнал которого ид(/1.) регистрируют, после чего повторяют всю последовательность операций еще на (п-1) длинах волн, затем направляют на исследуемый яркомер излучение сплошного спектра и регистрируют выходной сигнал ярко- мера и, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно сравнивают интенсивности выделенной монохроматической составляющей jLjC излучением сплошного спектра и с излучением эталонного источника с известной спектральной плотностью энергетической яркости,затем повторяют эти операции для (n-l) длин волн, по результатам сравнения судят о величине спектральт ной составляющей монохроматического излучения Biy( jLj V Ли) спектральной плотности энергетической яркости изучения сплошного спектраБдцф (А.|Т/1„) 78709 И определяют aбtoлютнyю чувствительность яркомера из соотношения сжг .) ) где 1-,2,... и S, 0-т БАЛ (Л-,-;

п

rzi 5 О 9 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Холопов Г,К. Методы энергетической градуировки оптических радиометров. Обзор № 1199 ЦНИИИТЭИ, 1975 с.30-33. 2,Тевяшов В.И. и Холопов К.Г. Методика градуировки радиометров с фото,умножителяь-и. ОМП № 2, 1969, с.11-16 (прототип).