Способ измерения абсолютной спектральной чувствительности яркомеров

О П И С А Н И Е и 870969ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцнапистнческннРеспублик(51)м. Ь. 6 01 1 3/40 Гесударсткнный камитет ав делам изобретений и атнрмтнй(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ СПЕКТРЫ 1 Ы ОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЯРКОМЕРОВ Изобретение относится к области технической физики в части энергети ческой фотометрии и может быть использовано для измерения абсолютной спектральной чувствительности радио- метров к энергетической яркости,Известен способ измерения абсолют" ной спектральной чувствительности яркомеров, при котором яркомер засвечивабт от источника с известной моно- хроматической величиной излучения. Для этого используют источник сплошного спектра с известным распределением энергии по спектру и диспергирующий элемент, выделяющий из этого спектра монохроматическую составляют15 щую, а величину абсолютной спектральной чувствительности определяют как отношение сигнала яркомера к величине монохроматической составляющей 1 ,30Недостатком 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 с870969 о 20 2 с 5 40 50 55 длиной волны Х; направляют выделенное монохроматическое излучение на исследуемый яркомер, выходной сигнал которого О 1 1 ), регистрируют. После этого повторяют всю последовательность операций еще на (и) длинах волн, затем направляют на исследуемый яркомер излучение сплошного спектра. и регистрируют выходной сигнал ярко- мера 121.При этом предварительно определяют относительную спектральную чувствительность, а затем по диффузионному источнику производят абсолютизацию 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 метрологических 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 127.Целью изобретения является повышение точности измерения.Указанная цель достигается тем, что в известном способе измерения абсолютной спектральной чувсгвитель-. ности 4 ркомеров, заключающемся в том, что из излучения источника сплошного спектра выделяют монохроматическую 4составляющую излучения с длиной волны ) , направляют выделенное моно- хроматическое излучение на исследуемый яркомер, выходной сигнал которого О ( 14) регистрируют, после чего повторяют всю описанную последовательность операций еще на (и) 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 с излучением сплошного спектра и с излучением. эталонного источника с известной спектральной плотностью энергетической яркости, затем повторяют эти операции для (и) длин волнР по результатам сравнения судят о величине спектральной. составляющей монохроматического излучения В ( -.) спектральной плотности энергетической ,яркости излучения сплошного спектра "диф4 - , и), и определяют абсолютную чувствительность яркомера из соотношенияОИфОм(А)ГДЕ 2НИ 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 1 состоит из интегрирующей сферы, покрытой изнутрисернокислым барием, которую освещаютнесколькими лампами, например, типаКГИ-100, расположенными по внешней поверхности сферы. Для обеспечения хорошей равномерности яркостиисточника излучение поступает в сферу через молочные стекла, напримерИС. В монохроматическом источнике2 излучение от ленточной лампы 6,например СИ 8-200 У, разлагается вспектр монохроматором 7, Его выходнаящель находится в фокусе сферическогозеркала 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 источник,1 находится в положении 6 ),Эталонный источник 3 представляетсобой ленточную лампу СИ 1 О-ЗООУ;находящуюся в водоохлаждейном кожухе, причем ее градуировка произведена по Государственному специальному эталону спектральной плотностиэнергетической яркости (ГСЭ СПЭЯ),С помощью компаратора 4 определяютСПЭЯ, диффузного ,источника и относительное спектральное распределениеэнергии монохроматического источника путем сравнения их излучений сизлучением эталонного источника 3. 10 Компаратор 4 содержит оптическую систему, состоящую из сферического зеркала 1 О, 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 с . На монохроматоре 7 устанавливают длину волны ., направляют выделенное излучение на исследуемый яркомер 9 и регистрируют 30 сигнал яркомера О ()повторяют этугпоследовательность операций еще на (и) длинах волн, затем диффузный источник 1 устанавливают в положение О и регистрируют выходной сигнал О 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 монохроматического и эталонного источников пропорционально отношеню 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 чувствительностияркомера, избежать погрешностей, связанных с применением для вычисленийнеопределенных данных о величинахспектрального пропускания колбы лампы и спектральной излучательной способности вольфрама, исключить неточные методы определения коэффициентаяркости пластины диффузного излучате" .ля, Важно отметить, что в окончательную формулу для абсолютной спектральной чувствительности не входят характеристики диспергирующих приборов иоптических элементов установки.Кроме того, описанный способпозволяет обеспечить единство измерений спектральной чувствительности яркомеров на базе использования ГСЭСПЭЯ, по которому градуируется эталонный источник согласно ГОСТ 8.196-76,Теоретическая проработка и экспериментальная проверка показали, чтоданный способ позволяет повысить точности измерения абсолютной спектральной чувствительности яркомеров не менее, чем в 2,5 раза, по сравнению спрототипом,Формула изобретенияСпособ измерения абсолютной спектральной чувствительности яркомеров, заключающийся в том, что из излучения источника сплошного спектра выделяют монохроматическую составляющую излучения с длиной волнынаправляют выделенное монохроматическое излучение на исследуемый яркомер, выходной сигнал которого Црегистрируют, после чего повторяют всю последовательность операций еще на (и) длинах волн, затем направляют на исследуемый яркомер излучение сплошного спектра и регистрируют выходной сигнал ярко- мера О, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения, дополнительно сравнивают интенсивности выделенной монохроматической составляющей1 с излучением .сплошного спектра и с излучением эталонного источника с известной спектральной плотностью энергетической яркости, затем повторяют эти операции для (идлин волн, по результатам сравнеНия судят о величине спектраль-, ной составляющей монохрояатического излучения В ()и спектральной плотности энергетической яркости излучения сплошного спектраВф (3.,1-, )7 870969 и определяют абсолютную чувствительность яркомера из соотношения Составитель Е, КармановаРедактор О Фипиппоие Техреду М.Реааес Корректор ГГ Рекетиик Заказ 8420/11 Тираж 910 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб8Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Холопов Г.К. Методы энергетической градуировки оптических радио 5 метров. Обзор В 1199 ЦНИИИТЭИР 1975