Разработка и исследование малогабаритного спектрофотометрического УФ радиометра для измерения спектрозональной облученности

• Автор: Антонов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление диссертационной работы
Введение
Глава 1. Современные методы измерения спектрозональных и эффективных величин в УФ области спектра. Обзор и анализ приборов на основе рассмотренных методов
1.1. Основные измеряемые величины
1.2. Воздействие УФ на человека
1.3. Современные методы измерения
1.4. Основные погрешности
1.5. Основные методы уменьшения погрешности
Выводы по главе
Глава 2. Спектрофотометрический метод измерения спектрозональной облученности в УФ области спектра
2.1. Спектрофотометрический метод
2.2. Коррекция спектральной чувствительности многоэлементного приемника оптического излучения
2.3. Фотометрический расчёт спектрофотометра для измерения спектрозональной облученности в УФ области спектра
2.4. Расчет оптической схемы полихроматора
2.5. Аберрации полихроматора
2.6. Выбор типа многоэлементного ПОИ
Выводы по главе
Глава 3. Исследование опытного образца . спектрофотометрического УФ радиометра
3.1. Исследование дисперсии полихроматора УФ радиометра
3.2. Исследование алгоритмов вычисления спектрозональной облученности..
3.3. Исследование влияния рассеянного излучения. Алгоритм работы
3.4. Исследование динамического диапазона измеряемых величин УФ радиометра
3.5. Температурное смещение и дефокусировка спектральных линий
Выводы по главе
Глава 4. Исследование метрологических характеристик УФ радиометра «ТКА-УФ»
4.1. Алгоритм работы УФ радиометра
4.1.1. Программа градуировки УФ радиометра
4.1.2. Основная рабочая программа УФ радиометра
4.2. Исследование спектральных характеристик УФ радиометра
4.3. Методика поверки
4.4. Результаты поверки УФ радиометра серии «ТКА-УФ»
4.4.1. Проверка градуировки измерительного канала
4.3.2. Проверка нелинейности энергетической характеристики
4.3.3. Общая погрешность
Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложение 1 Сертификат о калибровке средства измерения
спектрофотометрического УФ радиометра «ТКА-УФ»
Приложение 2 Акты использования результатов диссертационной работы

Введение
Сегодня в промышленности широко используются различные источники ультрафиолетового (УФ) излучения. Применение УФ излучения очень разнообразно, а качество технологического процесса зачастую зависит от спектрозональной облученности в узких спектральных интервалах. УФ излучение используется в медицине, косметологии, полиграфии, криминалистике, рекламе, системах обеззараживании воды и воздуха [1]. Вместе с тем УФ излучение может оказывать вредное влияние на человека и на окружающую среду. Существуют санитарные нормы, которые регламентируют безопасные значения УФ облученности для человека в спектральном диапазоне от 200 нм до 400 нм. Согласно [2], УФ излучение является важным фактором, ответственным за возникновение рака кожи. Для музеев и библиотек очень важно контролировать спектрозональную облученность в УФ диапазоне спектра, так как УФ излучение оказывает разрушительное действие на многие музейные экспонаты и книги [3, 4]. Международная Комиссия по Освещению (МКО) в 1963 г. предложила разделить УФ излучение на три зоны со следующими границами между ними: УФ-А - от 315 до 400 нм; УФ-В - от 280 до 315 нм; УФ-С - от 200 до 280 нм. В связи с этим возникает необходимость измерения спектрозональной УФ облученности в этих спектральных интервалах.
Условно все современные УФ радиометры можно разделить на два класса: спектрозональные и спектрофотометрические. Несмотря на широкий выбор УФ радиометров, как отечественного, так и иностранного производства, большинство из предлагаемых приборов имеют ряд существенных недостатков.
Существенным для спектрозональных УФ радиометров, на основе одного приемника оптического излучения, является большая погрешность измерений и нецелесообразность их использования для измерения излучения УФ источников

Вид спектральной чувствительности ПОИ в каждом интервале далек от «П-образного». Однако общая спектральная чувствительность все фотометрической головки приближается к идеальному виду с большой точностью. Заявленная точность прибора составляет 2,3%.
Решение задачи формирования спектральной чувствительности УФ радиометра рассмотренным методом позволяет получать высокие точностные характеристики измерительных средств. При этом следует отметить, что подобная методика приводит не только к значительному удорожанию измерительного прибора, но и к большому повышению трудоемкости процесса производства данной измерительной аппаратуры.
Двухканальная схема обработки сигнала
Чувствительность фотоприемника за пределами измеряемого диапазона спектра приводит к искажению результатов измерения. Поэтому для уменьшения погрешности измерений можно применить двухканальную схему обработки оптического сигнала. На этой схеме разработан УФ радиометр «Тензор-31» украинской фирмы НПФ «Тензор». Внешний вид прибора показан на рис. 12.
Рисунок 12. УФ радиометр «Тензор-31»
УФ радиометр «Тензор-31» состоит из электронного измерительного блока, радиометрической головки и переменных фильтров диапазонов А, В и С. Переменный фильтр (1) корректирует спектральную характеристику чувстви-