RU2445587C1 - Method of calibrating pulsed pyrometer - Google Patents
Method of calibrating pulsed pyrometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2445587C1 RU2445587C1 RU2010151684/28A RU2010151684A RU2445587C1 RU 2445587 C1 RU2445587 C1 RU 2445587C1 RU 2010151684/28 A RU2010151684/28 A RU 2010151684/28A RU 2010151684 A RU2010151684 A RU 2010151684A RU 2445587 C1 RU2445587 C1 RU 2445587C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrometer
- channel
- led
- pulsed
- radiation
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптическим бесконтактным способам измерения быстроизменяющихся истинных температур различных объектов, и может быть использовано в пирометрии, спектрометрии, лазерной и световой технике при изучении быстропротекающих процессов.The invention relates to measuring technique, namely to optical non-contact methods for measuring the rapidly changing true temperatures of various objects, and can be used in pyrometry, spectrometry, laser and light engineering in the study of fast processes.
Известен способ калибровки пирометра, заключающийся в том, что известная лампа накаливания - источник постоянного света светит в фотоприемник (фотодиод и т.д.). Между лампой и приемником находится дисковый прерыватель, который модулирует непрерывное излучение лампы, чтобы избежать насыщения фотоприемника. Импульсы тока на фотодиоде регистрирует осциллограф. Этим значениям соответствует яркость от сертифицированной лампы. Далее по отношению яркостей на различных длинах волн вычисляется температура. «Boslough, Mark В.; Ahrens, Thomas J. «A sensitive time-resolved radiation pyrometer for shock-temperature measurements above 1500 К», Review of Scientific Instruments», vol.60, Dec.1989, p.3711-3716.A known method of calibrating a pyrometer, which consists in the fact that the known incandescent lamp - a constant light source shines in the photodetector (photodiode, etc.). A disk chopper is located between the lamp and the receiver, which modulates the continuous radiation of the lamp to avoid saturation of the photodetector. The current pulses on the photodiode are recorded by an oscilloscope. These values correspond to the brightness of a certified lamp. Further, the temperature is calculated by the ratio of brightnesses at different wavelengths. "Boslough, Mark B .; Ahrens, Thomas J. “A sensitive time-resolved radiation pyrometer for shock temperature measurements above 1500 K,” Review of Scientific Instruments, ”vol. 60, Dec.1989, p. 3711-3716.
Недостатками данного способа является невозможность получения одиночного импульса эталонного излучения для проведения калибровки из-за периодически вращающегося диска - прерывателя. Также недостатком является большая длительность импульсов, и как следствие - невозможность калибровки высокоскоростных пирометров из-за использования механически вращающегося диска.The disadvantages of this method is the inability to obtain a single pulse of reference radiation for calibration due to the periodically rotating disk chopper. Another disadvantage is the long pulse duration, and as a result, the inability to calibrate high-speed pyrometers due to the use of a mechanically rotating disk.
Известен способ калибровки пирометра, заключающийся в том, что известная лампа накаливания - источник постоянного света светит в фотоприемник (фотодиод и т.д.). Лампа откалибрована и на фотодиоде течет ток от лампы, что и регистрирует осциллограф. Этим значениям напряжения соответствует яркость от сертифицированной лампы. Далее по отношению яркостей на различных длинах волн вычисляется температура. «Pavel Ni «Temperature measurement of high-energy-density matter generated by intense heavy ion beam», Doktors der Naturwissenschaften», Darmstadt 2006, стр.36-39.A known method of calibrating a pyrometer, which consists in the fact that the known incandescent lamp - a constant light source shines in the photodetector (photodiode, etc.). The lamp is calibrated and current flows from the lamp on the photodiode, which is recorded by the oscilloscope. These voltage values correspond to the brightness of a certified lamp. Further, the temperature is calculated by the ratio of brightnesses at different wavelengths. “Pavel Ni“ Temperature measurement of high-energy-density matter generated by intense heavy ion beam ”, Doktors der Naturwissenschaften”, Darmstadt 2006, pp. 36-39.
Недостатком способа является невозможность калибровки каналов импульсного пирометра по энергетической яркости.The disadvantage of this method is the inability to calibrate the channels of the pulsed pyrometer by energy brightness.
Техническим результатом изобретения является калибровка каналов импульсного пирометра по энергетической яркости.The technical result of the invention is the calibration of the channels of the pulsed pyrometer by energy brightness.
Технический результат достигается тем, что для калибровки каналов по энергетической яркости используют эталонный источник статического излучения света и фотодетектор пирометра, после фокусировки оптической системы проводят регистрацию спектра излучения образцового источника, установленного в точку фокусировки, используя светодиоды с длиной волны, соответствующей длине волны каждого канала пирометра, калибруют спектрометр в импульсном режиме, подавая с генератора импульсов на светодиод, установленный в точку фокусировки, короткие импульсы, суммарная амплитуда регистрируемого спектра которых равна амплитуде излучения от вольфрамовой лампы, процедуру проводят для каждого канала в отдельности, калибруют измерительные каналы пирометра, регистрируя амплитуду импульсов с фотодетекторов пирометра в вольтах для каждого светодиода, установленного в точку фокусировки, в отдельности, подавая с генератора импульсов на светодиод в режиме ручного запуска одиночный импульс, и определяют суммарную мощность излучения светодиода для каждого из каналов пирометра, приходящуюся на один импульс, и подают эту мощность на фотодетектор пирометра, а затем определяют цену деления для каждого канала пирометра в ваттах, после проведения измерений определяют температуру по соотношению Планка.The technical result is achieved by using a reference source of static light radiation and a pyrometer photodetector to calibrate the channels by energy brightness, after focusing the optical system, the emission spectrum of a reference source installed at the focusing point is recorded using LEDs with a wavelength corresponding to the wavelength of each channel of the pyrometer , calibrate the spectrometer in a pulsed mode, applying short pulses from the pulse generator to the LED installed at the focus point pulses, the total amplitude of the recorded spectrum of which is equal to the amplitude of the radiation from the tungsten lamp, the procedure is carried out for each channel separately, the measuring channels of the pyrometer are calibrated, recording the amplitude of the pulses from the pyrometer photodetectors in volts for each LED installed at the focusing point, separately, applying from the generator pulses per LED in the manual start mode, a single pulse, and determine the total radiation power of the LED for each channel of the pyrometer, per I’m on one pulse, and this power is supplied to the photodetector of the pyrometer, and then the division price for each channel of the pyrometer in watts is determined, after measurements are taken, the temperature is determined by the Planck relation.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1-4.The invention is illustrated in figures 1-4.
На фиг.1 представлена схема проведения калибровки спектрометра в статическом режиме, где: 1 - эталонный источник статического излучения света, например, вольфрамовая лампа СИРШ 8,5 200-1, как рабочий эталон; 2 - экспериментальный узел (например, детектор светового излучения); 3 - рабочий световод; 4 - спектрометр на ПЗС линейке.Figure 1 presents a diagram of the calibration of the spectrometer in static mode, where: 1 - a reference source of static light, for example, a tungsten lamp SIRSH 8.5 200-1, as a working standard; 2 - experimental unit (for example, a light radiation detector); 3 - working fiber; 4 - spectrometer on a CCD line.
На фиг.2 представлена схема проведения калибровки спектрометра в импульсном режиме, где: 2 - экспериментальный узел (например, детектор светового излучения); 3 - рабочий световод; 4 - спектрометр на ПЗС линейке; 5 - блок светодиода; 6 - генератор прямоугольных импульсов.Figure 2 presents a diagram of the calibration of the spectrometer in a pulsed mode, where: 2 - experimental unit (for example, a light radiation detector); 3 - working fiber; 4 - spectrometer on a CCD line; 5 - LED block; 6 - generator of rectangular pulses.
На фиг.3 представлена схема проведения калибровки пирометра в импульсном режиме, где: 2 - экспериментальный узел (например, детектор светового излучения); 3 - рабочий световод; 5 - блок светодиода; 6 - генератор прямоугольных импульсов; 7 - фотодетектор пирометра.Figure 3 presents a diagram of the calibration of the pyrometer in a pulsed mode, where: 2 - experimental unit (for example, a light radiation detector); 3 - working fiber; 5 - LED block; 6 - a generator of rectangular pulses; 7 - photodetector of the pyrometer.
На фиг.4 схематически представлен детектор светового излучения, где: 3 - рабочий световод; 8 - корпус экспериментального узла; 9 - оптическая линза; 10 - стакан для индикаторной жидкости или индикаторного стекла; 11 - исследуемый образец.Figure 4 schematically shows a detector of light radiation, where: 3 - working fiber; 8 - the housing of the experimental unit; 9 - optical lens; 10 - a glass for indicator fluid or indicator glass; 11 - test sample.
Способ калибровки реализуется следующим образом. Калибровку пирометра проводят каждый раз непосредственно перед проведением взрывных экспериментов с конкретными экспериментальными узлами и рабочими световодами, участвующими в эксперименте.The calibration method is implemented as follows. Calibration of the pyrometer is carried out each time immediately before conducting explosive experiments with specific experimental units and working optical fibers involved in the experiment.
В статическом режиме производят регистрацию спектра излучения NЭТАЛОН(λ), эталонного источника статического излучения света 1, например, на основе лампы накаливания с вольфрамовой лентой, вольфрамовой лампы СИРШ 8,5 200-1, спектрометром 4 (фиг.1).In the static mode, the emission spectrum N ETALON (λ) is recorded, the reference source of
Перенос метрологических характеристик со статического эталонного источника светового излучения на основе лампы накаливания с вольфрамовой лентой на импульсный источник излучения света на основе светодиода и генератора прямоугольных импульсов осуществляют с помощью спектрометра на приборе с зарядовой связью (ПЗС матрице), при котором используют свойство независимости накопления заряда ПЗС от вида воздействия (импульсного или статического), а калибровку фотодетектора пирометра производят по вторичному импульсному эталону энергетической яркости на основе светодиода и генератора прямоугольных импульсов.Metrological characteristics are transferred from a static reference light source based on an incandescent lamp with a tungsten tape to a pulsed light source based on a LED and a rectangular pulse generator using a charge-coupled spectrometer (CCD matrix), which uses the property of independence of charge storage CCD depending on the type of impact (pulsed or static), and the photodetector of the pyrometer is calibrated using the secondary pulsed energy standard brightness on the basis of an LED and a rectangular pulse generator.
Используя различные светодиоды 5 с длиной волны, соответствующей длине волны канала пирометра, калибруют спектрометр 4 в импульсном режиме.Using
Для этого с генератора импульсов 6 подают короткие импульсы на светодиод 5 в таком количестве, чтобы суммарная амплитуда регистрируемого спектра NСД(λ) была равна амплитуде эталонного источника статического излучения 1. Процедуру повторяют для каждого канала в отдельности (фиг.2).To do this, from the
Калибруют измерительные каналы пирометра, регистрируя амплитуду импульсов с фотодетекторов пирометра 7 осциллографами в вольтах для каждого светодиода 5 в отдельности, подавая с генератора импульсов 6 на светодиод 5 в режиме ручного запуска одиночный импульс (фиг.3).Calibrate the measuring channels of the pyrometer by registering the amplitude of the pulses from the photodetectors of the pyrometer 7 with oscilloscopes in volts for each
Определяют суммарную мощность излучения для каждого из шести каналов, приходящуюся на один импульс. Именно эту мощность светового излучения от фотодиода 5 подают на фотодетектор 7 пирометра.The total radiation power for each of the six channels per one pulse is determined. It is this light emission power from the
Суммарную мощность определяют по формуле (1).The total power is determined by the formula (1).
где: Sсд - сумма числа отсчетов в спектрометре в диапазоне длин волн от λi до λi+Δλ от светодиода, where: S SD - the sum of the number of samples in the spectrometer in the wavelength range from λ i to λ i + Δλ from the LED,
; ;
SЭТАЛОН - число отсчетов в спектрометре в диапазоне длин волн от λi до λi+Δλ от эталонного источника статического излучения;S ETALON - the number of samples in the spectrometer in the wavelength range from λ i to λ i + Δλ from the reference source of static radiation;
PЭТАЛОН(λi) - значение из сертификата о поверке для эталонного источника статического излучения на длине волны λ;P REFERENCE (λ i ) - value from the certificate of verification for a reference source of static radiation at a wavelength λ;
PСД(λi) - мощность излучения светодиода на длине волны λ.P LED (λ i ) is the radiation power of the LED at a wavelength λ.
λi+Δλ - ширина канала пирометра.λ i + Δλ is the channel width of the pyrometer.
Зная амплитуду в вольтах и используя линейность шкалы осциллографа, определяют цену деления канала для каждого осциллографа (каждого канала пирометра в отдельности) в ваттах.Knowing the amplitude in volts and using the linearity of the oscilloscope scale, the channel division price is determined for each oscilloscope (each channel of the pyrometer separately) in watts.
При проведении опытов в точку фокусировки корпуса экспериментального узла 8 устанавливают стакан 10 для индикаторной жидкости или индикаторного стекла и исследуемый образец 11. Наблюдают процессы изменения интенсивности свечения энергетической яркости. Определяют температуру, используя известное соотношение Планка:When conducting experiments, a
где: λ - длина волны, м; Т - температура, К; h - постоянная планка, Дж·с; k - постоянная Больцмана, Дж/К; с - скорость света в вакууме, м/с.where: λ is the wavelength, m; T is the temperature, K; h is the constant bar, J · s; k is the Boltzmann constant, J / K; C is the speed of light in vacuum, m / s.
После проведения описанных выше действий считается, что пирометр (с конкретным экспериментальным узлом и конкретным световодом) откалиброван и готов к проведению взрывного эксперимента. Используя файлы калибровки, сохраненные ранее, шкала амплитуд, измеряемая ранее в вольтах, после проведения калибровки имеет размерность - Вт (ватты).After carrying out the steps described above, it is believed that the pyrometer (with a specific experimental unit and a specific fiber) is calibrated and ready for an explosive experiment. Using the calibration files saved earlier, the amplitude scale, measured earlier in volts, after the calibration has a dimension - W (watts).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151684/28A RU2445587C1 (en) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Method of calibrating pulsed pyrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151684/28A RU2445587C1 (en) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Method of calibrating pulsed pyrometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2445587C1 true RU2445587C1 (en) | 2012-03-20 |
Family
ID=46030236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010151684/28A RU2445587C1 (en) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Method of calibrating pulsed pyrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2445587C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2700338C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-09-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" | Method of radiation pyrometer calibration and object temperature measurement |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU424021A1 (en) * | 1972-08-02 | 1974-04-15 | В. М. Засименко, И. В. , Г. П. Самченко | METHOD OF RADIATION / TEMPERATURE |
US5988874A (en) * | 1997-09-05 | 1999-11-23 | Advanced Micro Devices, Inc. | Black body reference for RTA |
RU2008140241A (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-20 | Государственное учебно-научное учреждение Международный учебно-научный лазерный центр Московского государственного университета име | METHOD FOR CALIBRATING THE OPTICAL OPERATION OF THE PYROMETER USING THE ABSOLUTELY BLACK BODY MODEL AND IMPLEMENTING ITS DEVICE |
-
2010
- 2010-12-17 RU RU2010151684/28A patent/RU2445587C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU424021A1 (en) * | 1972-08-02 | 1974-04-15 | В. М. Засименко, И. В. , Г. П. Самченко | METHOD OF RADIATION / TEMPERATURE |
US5988874A (en) * | 1997-09-05 | 1999-11-23 | Advanced Micro Devices, Inc. | Black body reference for RTA |
RU2008140241A (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-20 | Государственное учебно-научное учреждение Международный учебно-научный лазерный центр Московского государственного университета име | METHOD FOR CALIBRATING THE OPTICAL OPERATION OF THE PYROMETER USING THE ABSOLUTELY BLACK BODY MODEL AND IMPLEMENTING ITS DEVICE |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2700338C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-09-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" | Method of radiation pyrometer calibration and object temperature measurement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Wideband fluorescence-based thermometry by neural network recognition: Photothermal application with 10 ns time resolution | |
CN106053356B (en) | Metal freezing point black matrix effective emissivity measuring system based on radiant quantity measurement and method | |
CA2973120A1 (en) | Integrated fourier transform optical spectrometer | |
JP2011513740A (en) | Time-resolved spectroscopic analysis method and system using photon mixing detector | |
US10871450B2 (en) | Laser-induced breakdown spectroscopy system and method, and detection system and method therefor | |
TW201610622A (en) | Time measurement device, time measurement method, light-emission-lifetime measurement device, and light-emission-lifetime measurement method | |
Kook et al. | Instrumentation for the non-destructive optical measurement of trapped electrons in feldspar | |
Khalid et al. | Progress towards absolute intensity measurements of emissions from high temperature thermographic phosphors | |
Abou Nada et al. | Improved measurement precision in decay time-based phosphor thermometry | |
RU2445587C1 (en) | Method of calibrating pulsed pyrometer | |
Ito et al. | Picosecond time‐resolved absorption spectrometer using a streak camera | |
CN105318985B (en) | A kind of device and method by reflected light relative intensity measure body surface temperature | |
Hartsfield et al. | A comparison of Raman and pyrometry dynamic temperature measurements of shocked cyclohexane | |
Kell et al. | Tau-SPAD: a new red sensitive single-photon counting module | |
Grodzicka et al. | New method for evaluating effective recovery time and single photoelectron response in silicon photomultipliers | |
Yabushita et al. | Development and demonstration of table-top synchronized fast-scan femtosecond time-resolved spectroscopy system by single-shot scan photo detector array | |
WO2022121082A1 (en) | Transient absorption spectrometer using excitation by pulse current | |
CN111504497B (en) | Temperature measurement method based on fluorescent optical fiber | |
Toussaint et al. | Superconducting single-photon counting system for optical experiments requiring time-resolution in the picosecond range | |
JP2013122425A (en) | Radiation monitor and method of monitoring radiation dose | |
Ni et al. | Testing of optical diagnostics for ion-beam-driven WDM experiments at NDCX-1 | |
Talala et al. | Timing skew compensation methods for CMOS SPAD line sensors used for Raman spectroscopy | |
Masi et al. | A compact system for measurement of absorbance of light | |
Alaruri | Excimer and Nd: YAG laser-based systems incorporating air-cooled fiber-optic probes for turbine engine high-temperature fluorescence intensity imaging and fluorescence decay lifetime thermometry measurements | |
Yoo et al. | High dynamic range measurement of spectral responsivity and linearity of a radiation thermometer using a super-continuum laser and LEDs |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171218 |