|
DOI: 10.14489/td.2025.03.pp.044-055
Голобоков М. В.
СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ЭТАЛОННЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ В ОПТИЧЕСКОЙ ПИРОМЕТРИИ
(с. 44-55)
Аннотация. Современные инфракрасные пирометры предназначены для измерения температуры объектов с излучательной способностью от 0,1 до 1,0. Однако при утверждении типа, поверке или калибровке пирометров метрологические характеристики определяются только при излучательной способности, близкой к единице. Выполнить объективный контроль при других значениях излучательной способности невозможно вследствие отсутствия необходимых эталонов. Описан оптический способ коррекции излучательной способности моделей абсолютно черного тела. Способ основан на использовании свойства отражения и преломления света на однородных плоских границах раздела сред. В роли разделителей сред применяются смотровые окна, изготовленные из оптического стекла марки КИ, фтористого кальция марки ФК-И и бромида калия. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность уменьшения излучательной способности абсолютно черного тела до ≈ 0,5…0,6. Дополнительная погрешность воспроизведения температуры в зависимости от температуры и материала смотровых окон не превышает 2,0…4,7 °C. Оптический способ коррекции излучательной способности может использоваться для: совершенствования эталонных моделей абсолютно черного тела; калибровки пирометров при установленной излучательной способности менее 0,99; проверки алгоритмов учета излучательной способности объекта, реализованных в поверяемых пирометрах.
Ключевые слова: абсолютно черное тело, модель серого тела, пирометр, поверка.
Golobokov M. V.
AN OPTICAL METHOD FOR CORRECTING THE EMISSIVITY OF BLACKBODY MODELS
(pp. 44-55)
Abstract. Modern infrared thermometers are designed to measure the temperature of objects with an emissivity from 0.1 to 1.0. However, when approving the type, checking or calibrating infrared thermometers, metrological characteristics are determined only when the emissivity is close to one. It is impossible to perform objective control at other emissivity values due to the lack of necessary standards. The paper describes an optical method for correcting the emissivity of black body models. The method is based on the use of the properties of reflection and refraction of light at homogeneous flat interfaces of media. Viewing windows made of optical glass of the KI brand, calcium fluoride of the FC-I brand and potassium bromide are used as media separators. The possibility of reducing the emissivity of a black body to ≈ (0.5…0.6) is theoretically justified and experimentally confirmed. The additional temperature reproduction error, depending on the temperature and the material of the viewing windows, does not exceed 2.0…4.7 °C. The optical method of emissivity correction can be used to: improve reference models of a black body; calibrate infrared thermometers with an established emissivity of less than 0.99; verify algorithms for accounting for the emissivity of an object implemented in verifiable pyrometers.
Keywords: black body, gray body, infrared thermometers, verification.
М. В. Голобоков (ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Новосибирской области» (ФБУ «Новосибирский ЦСМ»), Новосибирск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
M. V. Golobokov (State regional center of standardization, Metrology and testing in the Novosibirsk region (FBA “Novosibirsk CSM”), Novosibirsk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Русин С. П., Пелецкий В. Э. Тепловое излучение полостей. М.: Энергоатомиздат, 1987. 152 с.
2. Prokhorov A. V., Hanssen L. M. Effective Emissivity of a Cylindrical Cavity with an Inclined Bottom: I. Isothermal cavity // Metrologia. 2004. No. 41. P. 421 – 431.
3. Виноградов В. С., Иванов А. В., Пальчиц А. А., Чередов В. В. Интегральная поглощательная способность диэлектрических покрытий на металлической основе в ИК-диапазоне длин волн // Труды МАИ. 2003. № 13. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=34438 (Дата обращения: 10.07.2024).
4. Minkina W., Dudzik S. Infrarad Thermograpy. Errors and Uncretainties. N. Y.: John Wiley & Sons, 2009. 223 p.
5. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение: пер. с фр. М.: Мир, 1988. 416 с.
6. Голобоков М. В., Данилевич С. Б. Влияние пропускания атмосферы на достоверность результатов поверки пирометров // Контроль. Диагностика. 2018. № 5. С. 26 – 31.
7. Белоусов Ю. И., Постников Е. С. Инфракрасная фотоника. Ч. I. Особенности формирования и распространения ИК-излучения: учеб. пособие. СПб.: Ун-т ИТМО, 2019. 82 с.
8. Зверев В. А., Кривопустова Е. В., Точилина T. В. Оптические материалы: учебное пособие для конструкторов оптических систем и приборов. Ч. 1. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. 244 с.
9. Михайлова Д. С. Оптический комплекс для измерения спектров поглощения адсорбированных низкоразмерных слоев вещества: дис. … канд. техн. наук. Новосибирск: СГУГиТ, 2023. 144 с.
10. Голобоков М. В. Метрологическое обеспечение поверки медицинских пирометров // Контроль. Диагностика. 2021. № 9. С. 26 – 32.
11. ГОСТ 8.395‒80. ГСИ. Нормальные условия при поверке. М.: Изд-во стандартов, 2001. 7 с.
12. ГОСТ 8.558‒2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры. М.: Изд-во стандартов, 2012. 15 с.
13. ГОСТ 15130‒86. Стекло кварцевое оптическое. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1999. 30 с.
14. Vertex-80v: User Manual. 2nd ed. Ettlingen: Bruker Optik GmbH, 2018. 186 p.
15. ГОСТ 28869‒90. Материалы оптические. Методы измерений показателя преломления. М.: Изд-во стандартов, 2005. 19 с.
16. ГОСТ 6651‒2009. ГСИ. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2011. 30 с.
17. Зверев В. А., Кривопустова Е. В., Точилина Т. В. Оптические материалы: учебное пособие для конструкторов оптических систем и приборов. Ч. 2. СПб.: СПб НИУ ИТМО, 2013. 248 с.
1. Rusin S. P., Peletskiy V. E. (1987). Thermal radiation of cavities. Moscow: Energoatomizdat. [in Russian language]
2. Prokhorov A. V., Hanssen L. M. (2004). Effective Emissivity of a Cylindrical Cavity with an Inclined Bottom: I. Isothermal cavity. Metrologia, 41, 421 – 431.
3. Vinogradov V. S., Ivanov A. V., Pal'chits A. A., Cheredov V. V. (2003). Integral absorption capacity of dielectric coatings on a metal base in the IR wavelength range. Trudy MAI, 13. Retrieved from https://trudymai.ru/published.php?ID=34438 (Accessed: 10.07.2024). [in Russian language]
4. Minkina W., Dudzik S. (2009). Infrarad Thermograpy. Errors and Uncretainties. New York: John Wiley & Sons.
5. Gossorg Zh. (1988). Infrared thermography. Fundamentals, technology, application. Moscow: Mir. [in Russian language]
6. Golobokov M. V., Danilevich S. B. (2018). The effect of atmospheric transmission on the reliability of the results of the verification of infrared thermometers. Kontrol'. Diagnostika, (5), 26 – 31. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2018.05.pp.026-031
7. Belousov Yu. I., Postnikov E. S. (2019). Infrared photonics. Part I. Features of the formation and propagation of IR radiation: textbook. Saint Petersburg: Universitet ITMO. [in Russian language]
8. Zverev V. A., Krivopustova E. V., Tochilina T. V. (2009). Optical materials. Part 1. Textbook for designers of optical systems and devices. Saint Petersburg: SPbGU ITMO. [in Russian language]
9. Mihaylova D. S. (2023). Optical complex for measuring absorption spectra of adsorbed low-dimensional layers of matter. Novosibirsk: SGUGiT. [in Russian language]
10. Golobokov M. V. (2021). Metrological support for the verification of medical infrared thermometers. Kontrol'. Diagnostika, (9), 26 – 32. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2021.09.pp.026-032
11. Normal conditions for verification. (2001). Standard No. GOST 8.395‒80. Moscow: Izdatel'stvo standartov. [in Russian language]
12. State system for ensuring the uniformity of measurements. State verification scheme for temperature measuring instruments. (2012). Standard No. GOST 8.558‒2009. Moscow: Izdatel'stvo standartov. [in Russian language]
13. Quartz optical glass. General technical conditions. (1999). Standard No. GOST 15130‒86. Moscow: Izdatel'stvo standartov. [in Russian language]
14. Vertex-80v: User Manual. 2nd ed. (2018). Ettlingen: Bruker Optik GmbH.
15. Optical materials. Methods for measuring the refractive index. (2005). Standard No. GOST 28869‒90. Moscow: Izdatel'stvo standartov. [in Russian language]
16. GSI. Resistance thermal converters made of platinum, copper and nickel. General technical requirements and test methods. (2011). Standard No. GOST 6651‒2009. Moscow: Izdatel'stvo standartov. [in Russian language]
17. Zverev V. A., Krivopustova E. V., Tochilina T. V. (2013). Optical materials. Part 2. Textbook for designers of optical systems and devices. Saint Petersburg: SPb NIU ITMO. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2025.03.pp.044-055
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2025.03.pp.044-055
and fill out the form
.
|
Текущий номер
">
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»