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光電高溫計的光學系統布置及參數
日期：2025-07-03 11:08
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摘要：
光電高溫計光學系統的設計, 參考了復現ITS-90 的基準光電溫度比較儀的光學系統及國外同類儀器的方案。高溫計光學系統布置：被測輻射源經物鏡成像于視場光闌, 視場光闌中心為直徑0.2 mm 的圓孔, 周圍為鏡反射面, 用于瞄準。被測目標成像于圓孔上, 其輻射經準直鏡、限制光闌、干涉濾光片、減弱濾光片、準直鏡后會聚到光電探測器上。限制光闌決定高溫計的孔徑比。可轉動的干涉濾光片輪上有四個安裝位置, 可安裝三片不同波長的干涉濾光片, 使光束單色化, 減弱濾光片用于擴展測溫上限(使光電探測器工作于線性區域),為瞄準系統的...
光電高溫計光學系統的設計, 參考了復現ITS-90 的基準光電溫度比較儀的光學系統及國外同類儀器的方案。高溫計光學系統布置：被測輻射源經物鏡成像于視場光闌, 視場光闌中心為直徑0.2 mm 的圓孔, 周圍為鏡反射面, 用于瞄準。被測目標成像于圓孔上, 其輻射經準直鏡、限制光闌、干涉濾光片、減弱濾光片、準直鏡后會聚到光電探測器上。限制光闌決定高溫計的孔徑比。可轉動的干涉濾光片輪上有四個安裝位置, 可安裝三片不同波長的干涉濾光片, 使光束單色化, 減弱濾光片用于擴展測溫上限(使光電探測器工作于線性區域),為瞄準系統的反射鏡, 為瞄準物鏡,為減光片(輪),為目鏡。
高溫計物鏡直徑為68 mm , 焦距140 mm, *小測量距離約0.4 m, *小測量靶面直徑小于0.8mm, 顯微物鏡和目鏡放大倍數為2 ×15 。高溫計采用干涉濾光片為單色器, 其中心波長約為660 nm,半寬帶約為10 nm, 長波截止至1 200 nm , 830 nm 附近次峰透過率約為1 ×10-4 ;采用吸熱玻璃可將次峰透過率降低1 ～ 2 個數量級。根據需要可選用900nm 或950 nm 的紅外干涉濾光片。
雖然高溫計在小目標和窄譜帶條件下測量難度增加, 但在測量靶直徑為0.75 mm 條件下使用時, 測量靶的形狀大小、有效波長及光譜帶寬等參數與國家基準的相應參數基本一致, 避免了溫度基準至標準的傳遞過程中因這些參數不同引起的系統誤差。
電流放大器通常有5 ～ 6 個量程,其動態范圍滿足800 ℃～ 3 200 ℃測溫范圍探測器光電流的測量要求。放大器的輸入失調電壓的變化將導致探測器光譜響應率的變化, 必須嚴格限制。由于測量信號微弱, 對光電探測器及放大器采取了嚴格的屏蔽措施。
帶有微處理機的測量顯示儀表的組成部分：測量顯示儀表在微處理器的控制下完成對微電流放大器的控制及對放大器輸出電壓的A D 轉換;按放大器相應量程增益計算光電流, 并根據普朗克定律計算并顯示溫度值。可通過GPIB 接口接收相應的控制命令或發送測量數據、儀器狀態、參數等。在800 ℃, 高溫計的分辨率優于0.05 ℃, 在900 ℃時分辨率優于0.01 ℃。
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