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光電高溫計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)布置及參數(shù)
日期：2025-07-03 11:08
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摘要：
光電高溫計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì), 參考了復(fù)現(xiàn)ITS-90 的基準(zhǔn)光電溫度比較儀的光學(xué)系統(tǒng)及國(guó)外同類儀器的方案。高溫計(jì)光學(xué)系統(tǒng)布置：被測(cè)輻射源經(jīng)物鏡成像于視場(chǎng)光闌, 視場(chǎng)光闌中心為直徑0.2 mm 的圓孔, 周圍為鏡反射面, 用于瞄準(zhǔn)。被測(cè)目標(biāo)成像于圓孔上, 其輻射經(jīng)準(zhǔn)直鏡、限制光闌、干涉濾光片、減弱濾光片、準(zhǔn)直鏡后會(huì)聚到光電探測(cè)器上。限制光闌決定高溫計(jì)的孔徑比?？赊D(zhuǎn)動(dòng)的干涉濾光片輪上有四個(gè)安裝位置, 可安裝三片不同波長(zhǎng)的干涉濾光片, 使光束單色化, 減弱濾光片用于擴(kuò)展測(cè)溫上限(使光電探測(cè)器工作于線性區(qū)域),為瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的...
光電高溫計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì), 參考了復(fù)現(xiàn)ITS-90 的基準(zhǔn)光電溫度比較儀的光學(xué)系統(tǒng)及國(guó)外同類儀器的方案。高溫計(jì)光學(xué)系統(tǒng)布置：被測(cè)輻射源經(jīng)物鏡成像于視場(chǎng)光闌, 視場(chǎng)光闌中心為直徑0.2 mm 的圓孔, 周圍為鏡反射面, 用于瞄準(zhǔn)。被測(cè)目標(biāo)成像于圓孔上, 其輻射經(jīng)準(zhǔn)直鏡、限制光闌、干涉濾光片、減弱濾光片、準(zhǔn)直鏡后會(huì)聚到光電探測(cè)器上。限制光闌決定高溫計(jì)的孔徑比?？赊D(zhuǎn)動(dòng)的干涉濾光片輪上有四個(gè)安裝位置, 可安裝三片不同波長(zhǎng)的干涉濾光片, 使光束單色化, 減弱濾光片用于擴(kuò)展測(cè)溫上限(使光電探測(cè)器工作于線性區(qū)域),為瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的反射鏡, 為瞄準(zhǔn)物鏡,為減光片(輪),為目鏡。
高溫計(jì)物鏡直徑為68 mm , 焦距140 mm, *小測(cè)量距離約0.4 m, *小測(cè)量靶面直徑小于0.8mm, 顯微物鏡和目鏡放大倍數(shù)為2 ×15 。高溫計(jì)采用干涉濾光片為單色器, 其中心波長(zhǎng)約為660 nm,半寬帶約為10 nm, 長(zhǎng)波截止至1 200 nm , 830 nm 附近次峰透過(guò)率約為1 ×10-4 ;采用吸熱玻璃可將次峰透過(guò)率降低1 ～ 2 個(gè)數(shù)量級(jí)。根據(jù)需要可選用900nm 或950 nm 的紅外干涉濾光片。
雖然高溫計(jì)在小目標(biāo)和窄譜帶條件下測(cè)量難度增加, 但在測(cè)量靶直徑為0.75 mm 條件下使用時(shí), 測(cè)量靶的形狀大小、有效波長(zhǎng)及光譜帶寬等參數(shù)與國(guó)家基準(zhǔn)的相應(yīng)參數(shù)基本一致, 避免了溫度基準(zhǔn)至標(biāo)準(zhǔn)的傳遞過(guò)程中因這些參數(shù)不同引起的系統(tǒng)誤差。
電流放大器通常有5 ～ 6 個(gè)量程,其動(dòng)態(tài)范圍滿足800 ℃～ 3 200 ℃測(cè)溫范圍探測(cè)器光電流的測(cè)量要求。放大器的輸入失調(diào)電壓的變化將導(dǎo)致探測(cè)器光譜響應(yīng)率的變化, 必須嚴(yán)格限制。由于測(cè)量信號(hào)微弱, 對(duì)光電探測(cè)器及放大器采取了嚴(yán)格的屏蔽措施。
帶有微處理機(jī)的測(cè)量顯示儀表的組成部分：測(cè)量顯示儀表在微處理器的控制下完成對(duì)微電流放大器的控制及對(duì)放大器輸出電壓的A D 轉(zhuǎn)換;按放大器相應(yīng)量程增益計(jì)算光電流, 并根據(jù)普朗克定律計(jì)算并顯示溫度值?？赏ㄟ^(guò)GPIB 接口接收相應(yīng)的控制命令或發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)、儀器狀態(tài)、參數(shù)等。在800 ℃, 高溫計(jì)的分辨率優(yōu)于0.05 ℃, 在900 ℃時(shí)分辨率優(yōu)于0.01 ℃。
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