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光电高温计的光学系统布置及参数
日期：2024-11-06 15:12
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摘要：
光电高温计光学系统的设计, 参考了复现ITS-90 的基准光电温度比较仪的光学系统及国外同类仪器的方案。高温计光学系统布置：被测辐射源经物镜成像于视场光阑, 视场光阑中心为直径0.2 mm 的圆孔, 周围为镜反射面, 用于瞄准。被测目标成像于圆孔上, 其辐射经准直镜、限制光阑、干涉滤光片、减弱滤光片、准直镜后会聚到光电探测器上。限制光阑决定高温计的孔径比。可转动的干涉滤光片轮上有四个安装位置, 可安装三片不同波长的干涉滤光片, 使光束单色化, 减弱滤光片用于扩展测温上限(使光电探测器工作于线性区域),为瞄准系统的...
光电高温计光学系统的设计, 参考了复现ITS-90 的基准光电温度比较仪的光学系统及国外同类仪器的方案。高温计光学系统布置：被测辐射源经物镜成像于视场光阑, 视场光阑中心为直径0.2 mm 的圆孔, 周围为镜反射面, 用于瞄准。被测目标成像于圆孔上, 其辐射经准直镜、限制光阑、干涉滤光片、减弱滤光片、准直镜后会聚到光电探测器上。限制光阑决定高温计的孔径比。可转动的干涉滤光片轮上有四个安装位置, 可安装三片不同波长的干涉滤光片, 使光束单色化, 减弱滤光片用于扩展测温上限(使光电探测器工作于线性区域),为瞄准系统的反射镜, 为瞄准物镜,为减光片(轮),为目镜。
高温计物镜直径为68 mm , 焦距140 mm, *小测量距离约0.4 m, *小测量靶面直径小于0.8mm, 显微物镜和目镜放大倍数为2 ×15 。高温计采用干涉滤光片为单色器, 其中心波长约为660 nm,半宽带约为10 nm, 长波截止至1 200 nm , 830 nm 附近次峰透过率约为1 ×10-4 ;采用吸热玻璃可将次峰透过率降低1 ～ 2 个数量级。根据需要可选用900nm 或950 nm 的红外干涉滤光片。
虽然高温计在小目标和窄谱带条件下测量难度增加, 但在测量靶直径为0.75 mm 条件下使用时, 测量靶的形状大小、有效波长及光谱带宽等参数与国家基准的相应参数基本一致, 避免了温度基准至标准的传递过程中因这些参数不同引起的系统误差。
电流放大器通常有5 ～ 6 个量程,其动态范围满足800 ℃～ 3 200 ℃测温范围探测器光电流的测量要求。放大器的输入失调电压的变化将导致探测器光谱响应率的变化, 必须严格限制。由于测量信号微弱, 对光电探测器及放大器采取了严格的屏蔽措施。
带有微处理机的测量显示仪表的组成部分：测量显示仪表在微处理器的控制下完成对微电流放大器的控制及对放大器输出电压的A D 转换;按放大器相应量程增益计算光电流, 并根据普朗克定律计算并显示温度值。可通过GPIB 接口接收相应的控制命令或发送测量数据、仪器状态、参数等。在800 ℃, 高温计的分辨率优于0.05 ℃, 在900 ℃时分辨率优于0.01 ℃。
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