SU1216666A1 - Абсолютный радиометр - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технической физике в части создани  абсолютных радиометров, предназначенных дл  воспроизведени  и передачи повер емому средству измерений раз- мера единицы энергетической освещенности , которые найдут широкое применение во всех отрасл х народного хоз йства, использующих радиометрические измерени , в частности в пир гелиометрии.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем уменьшени  паразитного конвективного теплообмена , уменьшени  посто нной вре мен  радиометра и увеличени  его стабильности.

На чертеже представлена конструкци  абсолютного радиометра.

Абсолютный радиометр содержит расположенные в корпусе 1 апертур- ную диафрагму 2, приемную коническую полость 3j у вершины которой с наружной ее стороны расположен отражающий экран 4, Между последним и приемной конической полостью 3 размещена обмотка 5 электрического замещени , У основани  приемной конической полости с наружной ее стороны расположен термочувствитель ный элемент 6. Коаксиально приемной конической полости 3 установлен массивный конический теплоот- вод 7, с наружной его стороны размещены термочувствительный элемент 8 и регул тор 9 температуры. Между массивным теплоотводом 7 и приемной конической полостью 3 коакси- апьно им установлен дополнительный конический экран 10, внутренн   по- верхность которого,обращенна  к приной конической полости, имеет тепловой контакт с. термочувствительным элеме 2том 6 приемной конической полости 3. На наружной стороне экрана 10 расположены дополнительные регул тор 1i температуры в виде электрической обмотки и термочувствительный элемент 12 в виде термобатареи, последн   имеет тепло вой контакт с соответствующей поверностью теплоотвода 7. Приемна  коническа  полость 3 и дополнительный конический экран 10 св заны с теплоотводом 7 с помощью теплостоко 13 и 14 в виде медных колец,

Управление режимами рег «1йторов температуры осуществл етс  с помощью системы 15 авч-оматической термостабилизации (САТ), один из вхдов которой подключен к термочувствительному элементу 6, а второй вход - к термочувствительному элементу 12. Один из выходов CAT 15 подсоединен к дополнительному регул тору 1 1 температуры, второй - к обмотке 5 электрического замещени , третий - к регул тору 9 температуры и четвертый - к вычислительному устройству 16, которое предназначено дл  обработки информации.

Абсолютный радиометр работает следующим образом.

Процесс измерени  состоит из фазы облучени  и фазы закащени .

В фазе облучени  исследуемое оптическое излучение направл етс  через апертурную диафрагму 1 в приемную коническую полость 3, вследствие чего она нагреваетс  и происходит одновременное перераспределение тепла от приемной конической полости 3 к теплоотводу 7 и к дополнительному экрану IО как по тепл стоку 13, так и по термочувствитель- юму элементу 6. При этом на концах термобатареи термочувствительного элемента 6 образуетс  термо-ЭДС, сигнал которой поступает в CAT 15. Последний подает при этом в обмотку дополнительного регул тора 1 температуры электрическую мощность такой величины, при которой сигнал дополнительного термочувствительного элемента 6 становитс  равным нулю, что свидетельствует об отсутствии паразиного теплообмена между приемной конической полостью 3 и дополнительным коническим экраном 10. Процесс теплообмена между ними сопровождаетс  также теплообменом между дополнительным коническим экраном О и теплоотводом 7 по теплостоку 14 и термочувствительному элементу 12, сигнал термобатареи которого также поступает в CAT 15). При этом, CAT 15 подает в обмотку регул тора 9 тем- перс1туры электрическую мощность такой величины, при которой сигнал термочувствительного элемента 12 становитс  равным величине, соответствующей перепаду температур дополнительного конического экрана 10 и теплоотвода 7, равному 1-2К. При этом, между теплоотводом 7 и корпусом I абсолютного радиометра

устанарзливаетс  определенный перепад температур, который в процессе измерений контролируетс  при попощи термочувствительного элемента 8.

Таким образом, внутри абсолютног радиометра устанавливаетс  и поддерживаетс  тепловое равновесие.

В фазе замещени  перекрывают оптическое излучение, в результате че температура приемной конической полости 3 уменьшаетс  и на концах термочувствительного элемента 6 образуетс  термо-ЭДС, сигнал которо подаетс  в CAT 15. Последний подает в обмогку 5 электрического замещени электрическую мощность такой величины , при которой сигнал термочувствительного элемента 6 становитс  раным нулю. Фиксированные значени  , тока (Зг и напр жени (U обмотки 5 электрического замещени  ввод тс  в вычислительное устройство 16, которое производит обработку полученной при измерении информации по заданной программе.

Освещенность, создаваема  исследуемым оптическим излучением в плоскости апертурной диафрагмы абсолютного радиометра, может быть рассчитана по формуле

(

и, - электрическа  мощность , рассеиваема  в приемной конической полости при электрическом замещении ;

коэффициент поглощени  приемной конической полости; площадь апертурисй диафрагмы; суммарный поправочный фактор, определ емый по формуле

где Р 3

л

J l

od Е - А г

П А:

(2)

где А.

- частые поправочные факторы, учитьшающие основные источники систематической погрешности абсолютного радиометра. В результате проведенного анализа источников систематической пог- решности предлагаемого абсолютно1АГ ,664

I O радиометра определ ют следующие значени  поправочных факторов А;1 и неисключенных систематических погрешностей их определе- 5 ни  (8,,; :

А, 1 ,00050; 9j,, - 0,003% - учитывает неселективность абсолютного радиометра;

А2 1,00000; 9 0,03% - св - 10 зан с измерением площади апертурной диафрагмы;

А, 1,00000; в„, 0,020% - св зан с измерением электрической мощности замега.ени ;

15 А 1,00123; 0,010% - учитывает неэквивалентность замещени , вызванную разницей тепловых полей при радиационном и электрическом нагревах;

20 Aj 1,00029; &, 0,003% - учитывает краевой эффект;

А., 1,00250; в - 0,150% - учи25

30

5

0

оь

тывает вли ние термического сопротивлени  поглощающего покрыти  приемной конической полости;

А 0,99840; Qo 0,010% - учитывает нагрев заслонки (не показана :

Ag 1,00000; бдд 0,010% - учитывает нагрев диафрагм;

А,

I,00030; д

09

0,003% - учитывает нагрев подвод щих проводов; А.„ 1,00100; 9„„ 0,020% - учи010

мг тывает

5

тывает дифракционные потери;

А,| 1,00000; б,„ 0,005% - учи- тьшает нелинейность абсолютного радиометра;

А,. 0,99970;% 0,010% - учирассе ние мощности в апертурной трубе (не показана);

А - учитывает конвективный теплообмен приемной конической полости с окружающей средой.

При этом неисключенна  системати ческа  погрешность абсолютного ра- диометра определ етс  соотношением

(3)

блМ

ГТ2

4s

0

.j. Среднее квадратичное отклонение результата измерений рассчитываетс  по формуле

лЕ

01

W

0,05% и определ етс  погрешностью измерени  электрической мощности/

02

5.3

Sno 0,08Z и определ етс  точностью поддержани  равенства температур приемной конической полости и дополнительного конического экрана;

0,03% и определ етс  динамической погрешностью абсолютного радиометра. Таким образом, изобретение дает возможность устранить практически паразитный конвективный теплообмен между приемной конической полостью и окружающей средой, и тем самым, повысить точность измере

НИИ за счет, исключени  систематической погрешности определени  фактора , учитьгоающего упом нутый теплообмен , котора  вносит в известном устройстве наиболее существенньй вклад в суммарную систематическую погрешность радиометра.

Кроме того, предлагаемое устройство дает возможность.уменьшить посто нную времени радиометра и увеличить его стабильность и, тем самым уменьшить динамическую погрешность радиометра, внос щую существенный вклад в случайную погрешность радиометра.

Составитель С.Соколова Редактор И.Дербак Техред Д.Бабинец

Заказ 994/52 Тираж 778Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

Филиал ГОШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Корректор И.Эрдейи

Claims (1)

1. АБСОЛЮТНЫЙ РАДИОМЕТР, содержащий расположенные в корпусе апертурную диафрагму, приемную коническую полость, у вершины которой с наружной ее стороны расположен отражающий экран, между последним и приемной конической полостью размещена обмотка электрического замещения, при этом у основания приемной конической полости с наружной ее стороны расположен термочувствительный элемент, коаксиально приемной конической полости установлен массивный конический теплоотвод, с наружной его стороны размещены термочувствительный элемент и регулятор температуры, о т л и ч а тощий с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения паразитного конвективного теплообмена, уменьшения постоянной времени радиометра и увеличения его стабильности, между массивным теплоотводом и приемной конической полостью коаксиально им установлен дополнительный конический экран, внутренняя поверхность которого, обращенная к приемной конической полости, имеет тепловой контакт с термочувствительным элементом приемной конической полости, а на наружной стороне экрана расположены дополнительные регулятор температуры в виде электрической обмотки и термочувствительный элемент в виде термобатареи, последняя имеет тепловой контакт с соответствующей поверхностью массивного конического теплоотвода, при этом приемная коническая полость и дополнительный конический экран связаны с массивным коническим теплоотводом с помощью теплостоков в виде медных колец.

   9999Г21 ΤΪ5 >