автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Разработка и исследование приборов для измерения параметров и характеристик источников оптического излучения

На правах рукописи

□ОЗОБВУ78 <-ии/

Кузьмин Владимир Николаевич

Разработка и исследование приборов для измерения параметров и характеристик источников оптического излучения

Специальность: 05. 11. 07 - оптические и оптико - электронные приборы и

комплексы.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

г. Санкт - Петербург 2007 г.

003056778

Работа выполнена в Санкт - Петербургском Государственном Университете информационных технологий, механики и оптики.

Научный консультант:

Доктор технических наук, профессор

Ишанин Геннадий Григорьевич.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Латыев Святослав Михайлович.

Доктор технических наук, профессор Тихомирова Галина Вениаминовна

Доктор технических наук Столяревская Раиса Иосифовна.

Ведущая организация:

ФГУП НИИ телевидения, г. Санкт - Петербург

Защита диссертации состоится «£ &» ¡^с/Л 2007 года в

_час._мин. на заседании диссертационного совета Д 212.227.01 при

Санкт - Петербургском государственном Университете информационных технологий, точной механики и оптике по адресу: 197101, г. Санкт -Петербург, пер. Гривцова 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан « »_» 2007 года.

Ваши отзывы и замечания по автореферату просим направлять в адрес института: 197101, г. Санкт - Петербург, пер. Гривцова д. 14, ИТМО, ученому секретарю диссертационного совета Д. 212.227.01.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 212.227.01. Кандидат технических наук, доцент

Общая характеристика работы

Актуальность работы.

Процесс измерения основных характеристик источников оптического излучения постоянно развивается. Развитие это закономерно, так как предопределено возрастающими требованиями потребителей.

Перед специалистами по измерению оптического излучения постоянно возникают вечные проблемы: Что измерять? Чем измерять? Как измерять? Как обеспечить достоверность и единство измерений оптического излучения?

Существующие в настоящее время методические и практические подходы к измерению излучения многообразны, противоречивы и нуждаются в совершенствовании.

Для измерения основных световых параметров источников оптического излучения требуются доступные, надежные, малогабаритные, серийно производимые измерительные приборы на уровне рабочих и эталонных средств измерений, с соответствующим метрологическим и методическим обеспечением.

К сожалению, у нас в стране, на фоне постоянного роста светотехнической промышленности, в настоящее время наблюдается определенный дефицит в разработке и выпуске подобных приборов, особенно переносных колориметров, а методы измерения световых и энергетических величин требуют развития. Образуется порочная цепь. Нет приборов, нет проблем.

Все сказанное выше и определяет актуальность диссертационного исследования посвященного разработке и исследованию отечественных приборов и методов для измерения основных параметров и характеристик источников оптического излучения. Цель и основные задачи исследования.

Целью работы является исследование и разработка методов и средств измерения основных параметров и характеристик источников оптического излучения в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. В видимой области таких характеристик как: координат цветности, коррелированной цветовой температуры, коэффициента пульсации, яркости и освещенности, создаваемой источниками. В ультрафиолетовой области облученности в зонах УФ-А, УФ-В, УФ-С, ВУФ, а также эффективных облученностей. Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:

1. Провести анализ существующих методов измерения основных характеристик источников излучения и оценить метрологические характеристики, выпускаемых серийно приборов.

2. Выбрать стратегию построения и создания оптико-электронных приборов современного поколения.

3. Провести теоретические и экспериментальные работы по разработке фотоприемных устройств повышенной точности, обеспечивающих решение поставленных задач.

4. Разработать методики поверки, калибровки и аппаратуру для определения метрологических характеристик фотоприемников, фотоприемных устройств (ФПУ), приборов в целом и оптических характеристик материалов. Методы исследования

Диссертация выполнена на основе теории оптических и оптико -электронных приборов и систем.

При выполнении диссертационной работы использовались методы интегрального исчисления и математической статистики. Эксперименты выполнялись с помощью интегральной и спектральной оптико-электронной аппаратуры, а результаты обрабатывались посредством компьютерной техники. Новизна работы.

1. Впервые разработан метод измерения энергетических и эффективных величин в УФ диапазоне спектра основанный на определении спектрального состава излучения и реализован в приборном исполнении для решения широкого круга измерительных задач в народном хозяйстве.

2. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден метод повышения точности определения коррелированной цветовой температуры тепловых источников с помощью дополнительной линии цветности ЧТ, построенной на реальных спектральных характеристиках колориметра.

3. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена методика оценки погрешности, определяемая пространственной характеристикой ФПУ приборов.

4. Разработана методика оценки коэффициента пульсации. Практическая значимость работы.

1. Разработан ряд фотометрических приборов (яркомеров, люксметров - пульсметров, колориметров, УФ радиометров), позволяющих использовать их в качестве рабочих и эталонных средств измерений параметров и характеристик источников излучения.

2. Разработаны и внедрены в производство программы для подбора корригирующих фильтров и определения погрешности коррекции для любых источников, включая и светодиоды.

3. Разработаны методики и внедрены в практику установки для оценки метрологических характеристик рабочих средств измерения: колориметров, яркомеров, пульсметров и люксметров.

4. Проведенные исследования метрологических характеристик целого класса приемников оптического излучения, в том числе фотоэлементов, показали возможность их применения в качестве рабочих средств измерения энергетических и ряда эффективных величин (в том числе ТЬУ) в ультрафиолетовой области спектра.

5. Принципы построения и расчет оптической схемы денситометра обеспечили серийный выпуск приборов для оперативного контроля кинофотоматериалов в широком диапазоне плотностей от 0,1 до 4,0 Б.

6. Разработанные приборы востребованы и широко используются в качестве рабочих средств измерения оптического излучения в различных регионах России, СНГ и за рубежом.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Спектрофотометрический метод определения эффективных, фотометрических и радиометрических величин (колориметрия и УФ радиометрия) на основе измерений спектрального состава излучения обеспечивающий оптимальную точность измерений за счет уменьшения погрешности воспроизведения заданных эффективностей и позволяющий решить задачу промышленного прецизионного приборостроения на основе современных ФПУ с использованием многоэлементных приемников излучения.

2. Алгоритмы работы и схемы построения микропроцессорных приборов, обеспечивающие создание параметрического ряда многофункциональных приборов для фотометрии оптического излучения.

3. Методика калибровки колориметров по координатам цветности основанная на смешении трех монохроматических потоков в фотометрическом шаре, соотношение интенсивностей, которых с большой точностью определяется эталонным приемником излучения.

4. Методика измерения коррелированной цветовой температуры тепловых источников, основанная на введении дополнительной линии цветности ЧТ, построенной на реальных спектральных чувствительностях фотоприемников х(л), у(А,), г(к),позволяющая проводить измерения с необходимой точностью.

5. Эталонный излучатель для градуировки пульеметров, основанный на смешении переменного и постоянного во времени световых потоков, параметры которых с высокой точностью определяются в статическом состоянии люксметром.

6. Теоретически обоснованная и экспериментально подтвержденная методика оценки погрешности, определяемой пространственной характеристикой фотоприемного устройства с помощью прецизионных люксметров с косинусной насадкой в виде фотометрического шара и светящегося диска, позволяющая повысить точность определения метрологических характеристик прибора.

7. Результаты исследования метрологических характеристик целого класса приемников оптического излучения, в том числе фотоэлементов, показывающие возможность их применения в качестве рабочих средств измерения энергетических и ряда эффективных величин (в том числе Т1Л0 в ультрафиолетовой области спектра.

8. Способ измерения полного коэффициента отражения, в том числе и в области вакуумного ультрафиолета, позволяющий исключить интегрирующую сферу, основанный на том, что излучение, пройдя через полупрозрачный фотокатод и отражаясь от расположенной вплотную к

входному окну фотоэлемента, исследуемой поверхности, снова попадает на

фотоэлемент.

Личный вклад автора.

Настоящая работа является самостоятельным исследованием, обобщающим комплекс работ, выполненных при участии сотрудников, выполнявших исследования под руководством автора: А. И. Денисюком, С. Е. Николаевым, С. В. Сафроновым, A.C. Троицким, и др. В работах, составляющих основу диссертации, автору принадлежит ведущая роль в постановке и решении задач, непосредственном выполнении экспериментальных исследований, анализе и обобщении их результатов, формулировании научных выводов. Апробация работы.

Основные результаты и научные положения, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих конференциях семинарах:

- Восьми Всесоюзных конференциях «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (1982, 1984, 1986, 1988, 1990, 1996, 1998, 2000). Г. Москва.

- VI-й Всесоюзной конференции по физике вакуумного ультрафиолета и взаимодействия с веществом ВУФ-82.

- Всесоюзном семинаре «Приборы и методы ВУФ спектроскопии, диагностика плазмы. ВУМА-86. г. Таллинн.

- XI-й научно - технической конференции «Новые принципы формирования телевизионных изображений 13-14 сентября 1990 г. ВНИИ «Электрон», г. Ленинград.

- ХШ-й Всероссийской научно-технической конференции «Обеспечение единства измерений в фотометрии и радиометрии оптического излучения. (Москва, 2001 г.).

- Ш-й светотехнической конференции, Новгород, 1997.

- IV светотехническая конференция, Вологда, 2000.

- Международном конгрессе «Art & Chimie». Париж. 1998.

- Научной конференции по вопросам экспонирования и сохранения памятников культуры. Лейпциг, 2000.

- Конгрессе МКО, Стамбул, 2001.

- II Научно — техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники». (Сочи, 2001.)

- III научно - техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники». (Сочи, 2003.)

- V - й Международной светотехнической конференции, Санкт -Петербург. 2003.

- VI-й Международной светотехнической конференции, Калининград, Светлогорск. 2006.

Публикации.

По материалам диссертационной работы опубликовано 69 печатных работ. В том числе три авторских свидетельства и монография. Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов, приложений и изложена на 186 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 119 рисунков, список использованной литературы из 154 наименований.

Краткое содержание работы.

Во введении обоснована актуальность работы, приведены сведения о научной новизне и практической значимости полученных результатов, сформулирована цель диссертационной работы и указаны задачи, которые необходимо решить для ее достижения, сформулированы основные научные результаты, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ существующих методов определения координат цветности, цветовой температуры, яркости и пульсации источников излучения. Проведен обзор существующих методов измерения ультрафиолетового излучения. Уделено большое внимание интегральным измерениям опасного для организма человека УФ излучения

Сравнительный анализ возможности применения существующих методов и приборов для измерения параметров источников оптического излучения, показывает следующее:

1. Существующие методы определения координат цветности источников излучения основаны в основном на использовании удельных координат х, у, z МКО 1931 г., реже МКО 1964 г., а определение коррелированной цветовой температуры источников, как правило, определяется в равноконтрастных системах, типа u,v 1964 г.

2. Метрологические характеристики колориметров и ярко.меров, выпускаемых за рубежом, отвечают требованиям Российских и международных стандартов. Основная погрешность определения координат цветности х, у колориметрами составляет менее 0,005. Погрешность яркомеров около 3%. Некоторые из них по своим метрологическим характеристикам (приборы фирмы LMT, Германия) вполне годятся для использования в качестве эталонных средств измерения. В России компактные переносные колориметры не производились, но в настоящее время широкое применение импортных колориметров довольно проблематично из-за их высокой стоимости и отсутствия сервисных служб.

3. Отечественные переносные яркомеры предназначены в основном лишь для измерения яркости протяженных самосветящихся источников накладным способом. Приборы для дистанционного измерения яркости источников типа ФПЧ, ЯРМ предназначены для проведения исследований только в стационарных условиях.

4. Измерение пульсации источников излучения в настоящее время не обеспечено как метрологически, так и в, достаточной степени, измерительной техникой.

5. Показано несовершенство существующих методов измерения интегрального, биологически эффективного УФ излучения, основанных на зонном разделении (А, В, С) в спектральной области (200 - 400) нм и в использовании эффективных единиц.

6. Предложено направление исследований и концепция построения приборов для исследования оптических характеристик источников излучения.

7. Сделан вывод о том, что существующие отечественные приборы для измерения оптических характеристик источников излучения зачастую не удовлетворяют предъявляемым для применения требованиям по сочетанию технических и эксплуатационных параметров, а метрологическое обеспечение измерений требует своего дальнейшего развития.

Вторая глава посвящена разработке общей концепции построения приборов для измерения основных характеристик оптического излучения.

В рамках данной работы были выбраны основные характеристики источников излучения, измерение которых должно быть обеспечено при реализации данной работы:

- координаты цветности источников оптического излучения,

- коррелированная цветовая температура,

- освещенность, создаваемая исследуемыми источниками,

- яркость протяженных источников излучения,

- энергетическая и эффективная облученности в ультрафиолетовой и видимой областях спектра,

- коэффициент пульсации источников света,

- оптические характеристики материалов.

Необходимо было разработать новый тип приборов с микропроцессорным управлением, имеющим наряду с лучшими сервисными свойствами и более высокие точностные характеристики по сравнению с существующими приборами и возможность сопряжения с внешней ЭВМ.

В данной работе рассмотрены два типа измерительных приборов. Первый, так называемый прибор интегрального типа и второй спектрального типа.

Фотоприемные устройства (ФПУ), являясь основной частью прибора интегрального типа для измерения оптического излучения, должны отвечать ряду электрических и фотометрических требований, зависящих от области применения и назначения. Фотоприемное устройство содержит, как правило, три части, показанные на структурной схеме ФПУ (рис. 1).

Все три составляющие части являются сами по себе самостоятельными узлами, требующими отдельного рассмотрения.

Устройство для формирования пространственной характеристики может быть выполнено в виде так называемой «косинусной насадки» или объектива, формирующего заданный угол зрения.

Преобразователь оптического излучения в электрический сигнал может состоять из одного или нескольких фотоприемников. спектральные характеристики которых корригированы под решение заданной

задачи. Для люксметра, пульеметра и яркомера используется один фотоприемник, спектральная характеристика которого соответствует относительной световой эффективности У(Т) Для колориметра используются фотоприемники, спектральные характеристики которых с помощью светофильтров приведены к виду удельных координат х(А.), у(М, стандартного колориметрического наблюдателя МКО

1931г. или 1964 г. Для работы в ультрафиолетовой области спектральные характеристики приемников максимально приближают к П образному виду или к заданной эффективности.

Фотоприемное устройство прибора спектрального типа несколько отличается ог приборов интегрального типа (Рис. 2).

Рис. 2 Структурная схема ФПУ прибора спектрального типа.

Устройство для формирования пространственной характеристики принципиально не отличается от устройства, используемого в приборе интегрального типа. Все остальные функциональные узлы существенно разнятся используемыми элементами и принципами работы.

Излучение исследуемого источника, пройдя отделение для формирования пространственной характеристики, попадает в диспергирующее устройство. Устройство представляет собой полихроматор с регистрацией разложенного излучения фото диодной

Л V

а

ПВО

Излучение

1

схема ФПУ

2Х

3

прибора

Рис. 1. Структурная интегрального тина.

1 -устройство для формирования пространственной характеристики, 2 - корригирующее устройство, 3 -преобразователь оптического излучения в члектпический сигнал.

линейкой. Рабочий спектральный диапазон обусловлен характером поставленных задач.

При определении коррелированной цветовой температуры применяется переход от системы цветовых координат х,у МКО 1931 г. в более равноконтрастную систему и,у МКО 1960 г.

Спектральная плотность энергетической светимости Ме) абсолютно черного тела определялась в соответствии с законом Планка по формуле:

=С1Л-!(ес',лт -1 у'Вт.м'1. (1)

Координаты цвета АЧТ при данной температуре Т рассчитывались по формулам:

Х=кг\Фа(Х)-х(Х)-с1Х, (2)

Г=кг\ФеА(Л)у(Л)-с1 X,

Где: Фсл(>.)'- спектральная плотность потока излучения, - нормировочный коэффициент для приведения координаты У к значению 100. Координаты цветности рассчитывались:

х = Х/(Х+У+г),у = У/(Х+У+2). (3)

Координаты цветности линии АЧТ в системе х, у МКО 1931 г. переводились в равноконтрастную систему и, V МКО 1960 г. по следующим формулам:

и=4х/(-2х+12у+3), у=6у/(-2х+12у+3). (4)

Такой же пересчет цветности производился для исследуемого источника излучения. Затем определялся массив координат цветности АЧТ и соответствующий массив температур.

Минимальное расстояние в пространстве и, V между точкой цветности исследуемого источника (и0, у0) точками цветности массива линии АЧТ (и;, V;) (рис. 3) определялось по формуле А=[(Щ-^2+(У„-V//2, (5) Затем сопоставлялся рассчитанный массив цветности и массив температур АЧТ и определялась температура исследуемого источника Т], соответствующая

V

0.4 0.35

Гп п.;

К

0.3

С Д V;

0.25

0,1 ОД 0,3 0,4 0,5

и

Рис. 3. Линия АЧТ в системе цветовых координат и, к

и

определенной точке цветности (и,,

Выбор метода определения энергетических характеристик источников ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое излучение в 1963 году международная комиссия по освещению (МКО) предложила разделить 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.

Для измерения использовалось ФПУ состоящее из трех широкозонных фотодиодов (ОаР), спектральная коррекция чувствительности которых максимально приближалась к П - образной, то есть постоянной чувствительностью в пределах зоны и нечувствительной за ее пределами. Изначально было понятно, что идеальной коррекции чувствительности фотодиодов достигнуть не удастся из-за ограниченной номенклатуры цветных стекол. Приборы на основе таких фотоприемников обычно имеют повышенную погрешность, определяемую коррекцией и, как следствие ограничение по применению. Для достижения более высоких точностей измерения ультрафиолетового излучения потребовался принципиально отличный от предыдущего метод и организация измерительного прибора.

Искомый поток излучения можно получить, интегрируя функцию спектральной плотности в заданном спектральном диапазоне.

Ф, = (6)

Я1

Такой путь определения интегральных характеристик излучения через интегрирование функции спектральной плотности в ультрафиолетовой области спектра решает многие проблемы, присущие приборам классического типа. Он дает возможность отказаться от коррекции спектральной чувствительности фотоприемников цветными стеклами и тем самым свести к минимуму суммарную погрешность измерения излучения. ФПУ при этом принципиально ничем не отличается от спектрального типа, рассмотренного выше. Остались определенные трудности с выбором материалов и фотодиодной линейки для работы в ультрафиолетовой области спектра, но они в настоящее время известны и преодолимы.

Измерение коэффициента пульсации источников излучения.

Излучение газоразрядных ламп и ламп накаливания при питании от сети переменного тока, (как правило, с частотой 50 Гц) является пульсирующим. Частота пульсации при этом равна удвоенной частоте питающего напряжения 100 Гц. В качестве критерия оценки относительной глубины колебаний освещенности, в результате изменения во времени светового потока источников излучения при питании их переменным током введен коэффициент пульсации освещенности (Кп), выражаемый формулой:

к. =

Ем.с -£„ 2Е..п

-х 100%

(7)

где:

Емакс. - максимальное значение амплитуды переменой составляющей

освещенности, Еыин -

Максимально выборка

минимальное

амплитуды

составляющей

значение переменой освещенности, среднее значение освещенности (рис. 4).

Рис. 4.

Временная характеристика ттьситюшей освещенности.

Выборки сигнала

осуществляются в течении периода 10 мс. За это время выбираются максимальное, минимальное и среднее значения. Обработка сигнала ведется не синфазно периодам колебаний. В процессе

нескольких периодов, и значения значения шах, min и

измерения производится анализ результатов выборок усредняются. Результат значение среднего определяются в единицах освещенности лк. После нахождения параметров сигнала по формуле 7 вычисляется значение коэффициента пульсации

Третья глава посвящена теоретическим основам разработки и исследованиям пространственных характеристик ФПУ.

Реакция люксметров на оптическое излучение должна соответствовать формуле:

Е=Е0» Соэр (8)

где: Е0 - освещенность, создаваемая точечным источником, расположенным нормально относительно поверхности, Р - угол между нормалью и направлением на источник.

Формирует пространственную чувствительность так называемая косинусная насадка. Наиболее

оптимальная косинусная насадка для рабочих средств измерения (см. Рис. 5). оптического излучения представляет собой цилиндр,

выполненный из

светорассеивающего материала (в нашем случае, молочного стекла).

Излучение

Цилиндр из

стекла

Фильтры

Фотопрнемник

Рис. 5. Цилиндрическая косинусная насадка для рабочих средств измерения.

Торцевая поверхность молочного стекла отражает падающее

2[_$\п{(р\+(р2) 1£((р\+(р?)\ где: ф1 - угол между падающими на поверхность лучами света и нормалью, ф2 - угол между преломленными лучами и нормалью.

Это означает, что

фотоприемное устройство

регистрирует излучение, не отвечающее соотношению (8) при углах более 60°.

Для компенсации потерь отраженного излучения используют боковую грань диска из молочного стекла. Величина потока излучения, прошедшего внутрь стекла через боковые грани пропорциональна величине цилиндрической освещенности. Под средней цилиндрической освещенностью понимают среднюю освещенность боковой поверхности вертикально расположенного цилиндра. Она определяется выражением:

со$Р,с1а>, (10)

&

где: Р - угол падения света от точечного источника на боковую поверхность вертикально расположенного цилиндра.

Световой поток Ф, попадающий на светочувствительный элемент, используемый в ФПУ является функцией отражения (р) и пропускания (т) используемого материала, освещенности плоской поверхности (Е„) и цилиндрической освещенности боковой грани (Ец).

Ф=/(ЕтЕц,р,т) (И)

Аналитически описать эту связь достаточно сложно из-за разброса параметров используемых материалов и геометрических размеров составляющих ФПУ элементов. Поэтому разработка ФПУ

сопровождалась исследованием оптических свойств конкретных материалов, в частности, светорассеивающих свойств молочных стекол.

При разработке и изготовлении ФПУ эмпирически находится оптимальное сочетание марки молочного стекла, его толщины и высоты боковой поверхности, выступающей над корпусом, обеспечивающей заданную погрешность, определяемую отличием полученной пространственной характеристики от теоретической.

Более сложная по исполнению, но обладающая лучшими метрологическими характеристиками является на взгляд автора насадка шарообразной формы.

излучение по закону Френеля:

р

0.8 /

0.6 У

0.2

0 20 40 60 угол падения 90

Рис. 6. Зависимость коэффициента отражения поверхности материала от угла падения излучения.

угол, гра

Результаты исследовании показали, что для прецизионных измерений предпочтительней использовать входное устройство шарообразного типа, так как его характеристика практически совпадает с

теоретической (рис. 7). В отличии от освещенности, определяемой потоком в большом телесном угле (2 тс), яркость физическая величина, представляющая собой отношение светового потока, проходящего в рассматриваемом

направлении в пределах относительно малого телесного угла через участок поверхности, к произведению этого телесного угла, площади участка и косинуса угла между рассматриваемым направлением и нормалью к участку поверхности (единица в СИ - кавдела на квадратный метр, кл/м2).

Реакция фотоприемпого устройства, имеющего достаточно узкий угол зрения, на излучение равномерно светящегося протяженного источника зависит ххз от взаклюго расстояния между ними, а от величины угла зрения (рис. 8). На основе этой зависимости было сконструировано простое фотоприемное устройство, в котором отсутствуют оптические элементы.

ФПУ представляет собой фотоприешшк, помещенный в

Рис. 7. Пространственные характеристики ФПУ.

Рис. 8. К измерению яркости самосветящихся, протяженных объектов накладным способом.

светонепроницаемый корпус. Угол зрения ФПУ формируется диафрагмами

и составляет величину, равную 0.

Поток, издающий на фотоприемпуто площадку равен:

Ффп = К ист, [Вт /м2 ср] [м2] со [ср] = (Ье ист_ тГ' Япр.) / (412) (12)

Ф*.

тогда:

^ фп ~ '

(13)

Таким образом, зная реакцию фотоприемника, его чувствительность и телесный угол ФПУ несложно найти значения яркости протяженного объекта.

Четвертая глава посвящена теории, расчету и исследованию корректирующих и диспергирующих элементов и систем оптического тракта прибора.

Для оценки пригодности использования фотоприемников в оптико -электронных приборах были выбраны следующие основные параметры, характеризующие определенные свойства приборов оптического измерения (ПОИ) и служащие критерием оценки его качества при работе в разрабатываемых приборах:

1. Спектральные чувствительности: абсолютная Sa6c(?0 и его

относительная S(к).

2. Характеристики зависимости отклика ПОИ от величины светового

потока или потока излучения.

3. Габариты ПОИ, стабильность параметров и характеристик во времени.

4. Стоимость ПОИ.

В рамках работы были рассмотрены фотоприемники на основе внутреннего фотоэффекта для регистрации оптического излучения -фотодиоды. Фотодиоды привлекательны своей ценой, небольшими размерами и механической прочностью.

Анализ характеристик фотодиодов, приведенный автором, показал, что отечественные фотоприемники по своим техническим характеристикам достаточно близки к зарубежным аналогам, но существенно дешевле и доступнее. В связи с этим для дополнительного исследования метрологических характеристик были выбраны серийно выпускаемые фотодиоды отечественных производителей для видимой области спектра: кремниевые фотодиоды ФД - 263, ФД -288, КДФ-113А1, КДФ(бхб). Для исследований в ультрафиолетовой области спектра отобраны GaP фотодиоды типа ПБФДШ, а также вакуумные фотоэлементы с CsTe, CsJ и многощелочными (Na2 К Sb - Cs) полупрозрачными фотокатодами, которые и были подвергнуты дальнейшим испытаниям.

Анализ проведенных измерений показал, что наибольший разброс спектральных характеристик в области от 400 до 1000 нм наблюдается у кремниевых фотодиодов ФД-263. На длине волны 550 нм разброс достигает 100%, а на 400 нм 300%. Наименьшим разбросом (не более 20%) обладают специально разработанные кремниевые фотодиоды КДФ-113А1. Для дальнейшей работы по коррекции спектральной характеристики фотодиодов к заданному виду возникла необходимость во входном 100 % контроле кремниевых фотодиодов, сортировке по минимальному разбросу. Минимизация разброса позволяет оптимизировать спектральную коррекцию фотоприемников в производственных условиях, что значительно сокращает затраты на изготовление корригирующих светофильтров.

Измерение долговременной стабильности фотодиодов проводились в течении 6 лет на группе приборов в количестве около 1000 штук, находящихся в постоянной эксплуатации и на приборах, находящихся на складах и использовавшихся лишь при контрольных измерениях.

Измерения проводились ежегодно в спектральном диапазоне (400 -760) нм.

При испытаниях фотодиодов на долговечность было установлено, что относительная спектральная чувствительность фотодиодов оставалась

практически неизменной (± 3 %) в течении шести лет.

В рамках работы для исследования были выбраны также фотоэлементы и фотоумножители с фотокатодами Сб.Г, СэТе и К $Ь - Ск (миогощелочные).

Спектральная чувствительность фотокатодов измерялась как при их эксплуатации в течение 2000 ч, так и при длительном хранении (некоторые экземпляры ФЭУ наблюдались в течение 3-10 лет).

Особое внимание было уделено стабильности и воспроизводимости таких выходных параметров как спектральная чувствительность ФЭУ, темновой ток, определяющие наименьший, регистрируемый приемником поток излучения и линейность энергетической характеристики.

У ФЭУ с фотокатодом из иодида цезия относительная спектральная чувствительность Б(А,) / Б(Х)тах снижается на 2,5 - 3 порядка в интервале от области наибольшей чувствительности, приходящейся на длину волны Хт„ = 130 - 140 нм, до X - 210 нм. Для излучения с длиной волны X > 280 нм наблюдается падение относительной спектральной чувствительности, достигающее 7-8 порядков на длине волны X = 400 нм. Максимум спектральной чувствительности ФЭУ с фотокатодом из теллурида цезия лежит в области }„:пгх = 240 - 260 нм, а при X = 360 нм ниже на 2 -3 порядка.

Квантовая эффективность фотокатода из иодида цезия в области максимальной чувствительности составляет 10 - 15 %, достигая у отдельных образцов 18 %. Для фотокатодов из теллурида цезия квантовая эффективность достигает значений 6-8 %. ФЭУ обладают коэффициентом усиления выше 106 и низким значением собственных шумов (темновой ток ФЭУ в статическом режиме составляет 10"" - 10'13 А при напряжении питания ФЭУ и = 2000 В).

Все это позволяет измерять весьма малые потоки излучения до 10"13 - 10"14 Вт.

Относительная спектральная чувствительность

Длина волны, нм

Рис. 9. Спектральные характеристики СчТс и С$1 фотокатодов.

При испытаниях ФЭУ на долговечность было установлено, что абсолютная и относительная спектральная чувствительность фотокатодов оставались практически неизменными (± 3 % в максимуме, ± 10 % на краях чувствительности.

Разработка методики подбора фильтров, оценки погрешности коррекции спектральной характеристики фотопрнемников и практические результаты коррекции.

Спектральная коррекция чувствительности фотоприемника 8ф(А,) к заданному виду осуществляется, как правило, цветными фильтрами. При этом коэффициент пропускания т(А.) определится выражением:

т(Л) = Б(Л) / 8Ф(Л) (14)

При создании приборов для измерения оптического излучения предстояло решить следующие задачи.

1. Привести спектральную характеристику чувствительности кремниевого фотодиода к относительной световой спектральной эффективности У(Х), табулированные значения которой регламентированы решениями комиссии МКО и ГОСТ 8.332.

2. Привести спектральную характеристику фотоприемника к виду удельных координат х, у, ъ. 1931, 1964 г.г. МКО.

3. В ультрафиолетовой области спектра привести спектральную характеристику фотоприемника к П образному виду в зонах УФ - А, УФ -В, УФ - С и ТЬУ.

Выбор типа стекол и их количество определялся полуэмпирическим способом, исходя из наличия реально выпускаемых промышленностью доступных для использования марок. Так, например, для видимой области спектра пригодными для коррекции оказались следующие цветные стекла: СЗС-21, СЗС-22, СЗС-23, ЖС-20,ЖЗС-5, ЖЗС-6, ОС-5. Из группы сине-зеленых стекол (СЗС) было выбрано стекло СЗС-21, так как оно хорошо подавляет излучение в ближней ИК - области спектра (760-1200) нм, где наблюдается максимальная чувствительность кремниевых фотодиодов (^мах =800-900 нм), выбранных для коррекции. Оранжевое стекло ОС-5 взаимозаменяемо со стеклом ЖС-20, а желто-зеленое стекло ЖЗС-6 взаимозаменяемо со стеклом ЖЗС-5.

Выбор марки стекол и их толщины и расчет спектрального коэффициента пропускания исправляющего светофильтра осуществляется таким образом, чтобы на каждой длине волны выполнялось условие: т(А.)=

Строгое выполнение этого условия на всех длинах волн для серийных цветных стекол и фотоприемников практически невозможно. Всегда будет иметь место отступление реально выполненной кривой 8(^)=8а(А.) -с(А.) от заданной, которое необходимо оценить в зависимости от назначения и способа градуировки фотометра, где применяется исправляющий светофильтр.

Для оценки погрешности коррекции фотоприемника была принята методика, предложенная МКО (публикации №53). Расчет погрешности коррекции фотометрической головки й^) основан на отличии реакции идеального фотоприемника, табулированное значение спектральной чувствительности которого известно и реального фотоприемника на излучение, относительное спектральное распределение которого отличается от того, при котором была произведена градуировка.

fl(Z)=

/Sy(X) Фа(Х) dX •¡S(X)0 t(X) dX

¡Sv(X) 0i(Z) dX »JS(X)Ф a(X) dX

- 1

x 100%, (15)

где: 8(^)-относительная спектральная чувствительность исследуемого фотоприемника,

8у(Я)-относительная спектральная чувствительность эталонного фотоприемника,

Фа(^,)-относительное спектральное распределение источника "А", при котором производится градуировка,

Ф,(\)-относительная спектральная характеристика табулированных источников.

Выбор марки стекла и их толщины осуществлялись таким образом, чтобы сразу оценивалась степень коррекции фотоприемника:

Объем информации, исключал варианты ручной обработки результатов. В связи с этим была разработана программа для работы на IBM (операционная оболочка Windows, прикладная программа Microsoft Excel), которая изложена в диссертации

Практические результаты показывают, что погрешность коррекции спектральной чувствительности кремниевых фотодиодов к заданному виду вполне достаточна для использования ФПУ в приборах для измерения колориметрических характеристик источников излучения.

На рисунке показаны результаты коррекции спектральной чувствительности GaP фотодиода для измерения ультрафиолетовой облученности в зонах УФ-А, УФ-В, УФ-С. К сожалению перечень цветных стекол для ультрафиолетовой области весьма ограничен. В связи с этим максимально возможная коррекция к П образному виду далека от идеальной. Погрешность коррекции, определенная по формуле (15) для широкого класса источников ультрафиолетового излучения может достигать (10 - 15) %. Выход из положения возможен введением поправочных коэффициентов для источников конкретного типа. В таком случае погрешность коррекции достигает (3 - 5) %, что делает приборы пригодными для применения в качестве рабочих средств измерения

Типовые спектральныехарактеристики УФ радиометров.

Длина волны, нм

-»- БогиСС)

--БогнСВ)

Зотн(А)

Рис. 10. Относительные спектральные чувствительности фотоприемников в зонах УФ-А, УФ-В, УФ-С.

Более благоприятная картина складывается при оценке коррекции фотодиода к эффективным кривым. Для примера рассмотрена бактерицидная эффективность ртутной лампы высокого давления, определенной прибором ТКА - С.

Эффективный поток излучения определяется выражением:

Фэф(ь-ь,) = = ФеМБх,Вт (16)

/-1 ;=1

Эффективность излучения Р^-лампы

Длина волны, нм

Рис. 11. Эффективность излучения ртутной лампы высокого давления.

На рисунке показана эффективность излучения ртутной лампы высокого давления, широко используемой в излучателях для обеззараживания среды, для бактерицидной эффективности и ультрафиолетового приемника УФС. Различие не превышает (2 - 3)%. Достигнутая величина погрешности позволяет говорить о возможности

использования рассмотренных приборов в качестве образцовых средств

В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60335-2-27-2000

рекомендуется измерять опасное для человека УФ излучение прибором, спектральная

характеристика которого

соответствует так называемой кривой УФ воздействия (ТЬУ).

Провести коррекцию

спектральной чувствительности, скажем ОаР фотодиода к заданному виду весьма проблематично. Для

ультрафиолетовой области список прозрачных материалов не так велик. Он включает не более десятка материалов. Наиболее интересными для этих целей могут оказаться тонкие пленки щелочных металлов натрия и калия, практическое использование которых стало возможным лишь в последнее время.

Чисто технические трудности, связанные с получением промышленных образцов подобных фильтров, приводят к неоправданному удорожанию изделия.

С другой стороны анализ спектральных эффективностей ТЬУ и СэТе фотокатода показал хорошее совпадение между собой.

Погрешность коррекции при этом, не превышает 5%. Таким образом, появляется реальная возможность создать измерительный прибор на уровне рабочих средств для измерения опасного для человека воздействия ультрафиолетового излучения без предварительной коррекции фотоприемного элемента.

Разработка и исследование требований к диспергирующему устройству.

Наиболее удобным диспергирующим устройством для использования в переносных колориметров является полихроматор. Полихроматор представляет собой спектральный прибор, спектр излучения, в котором с достаточно высоким качеством изображается в фокальной плоскости объектива.

Переносной прибор обладает определенной спецификой.

Во - первых, полихроматор должен иметь небольшие размеры, чтобы легко поместится в руке оператора. Реальные размеры прибора не должны превышать по длине 10 - 15 см, по ширине и высоте 4-5 см. Подобные ограничения не могут не сказаться на выборе элементов оптической схемы,

измерений бактерицидного излучения.

Относительная спектральная эффективность ТХУ и С ¡Те

Л лин а волны,нм

Рис. 12. Сравнительные характеристики относительной спектральной

эффективности 7Х V и теллур цезиевого фотокатода.

таких как, дифракционная решетка, входная щель и устройство регистрации разложенного в спектр излучения.

Принято считать, что цветовые измерения проводятся достаточно корректно, если интегрирование проводится с шагом 10 нм, а спектральное разрешение полихроматора не превышает 5 нм. При этом координаты цветности х, у, для измеряемых источников определяются с погрешностью, достаточной для выполнения требований нормативных документов. Проведенные автором исследования показали, что существует реальная возможность снижения столь жестких требований для портативного прибора без потери качества измерений для некоторых типов источников.

Выбор способа уменьшения влияния рассеянного (паразитного) излучения на точность измерения.

Значительная часть излучения при прохождении через полихроматор отражается и рассеивается оптическими деталями. Поэтому пространство внутри полихроматора «заполнено» спектрально не разложенным или частично разложенным излучением. Часть рассеянного излучения, при этом, попадает на фоточувствительный элемент линейки. Полный поток Ф„, регистрируемый элементом можно представить в виде суммы:

Фя = ФмШ + ФР (17)

Где: Фд).(А,) - поток, определяемый функцией пропускания полихроматора и аппаратной функцией.

Фр - поток рассеянного (паразитного) излучения, который обычно пропорционален полному потоку излучения, входящему в полихроматор через входную щель.

Фр~1и,х(Х)йА (18)

Где: - спектральная плотность яркости источника.

При работе в тех областях спектра, где спектральная яркость источника ЦХ) мала, поток рассеянного излучения, может быть, соизмерим и даже больше полезного. В этих случаях точность фотометрических измерений снижается, достигая неприемлемых величин.

Для уменьшения потока рассеянного света Фр перед входной щелью полихроматора можно установить светофильтр, пропускающий только исследуемую область спектра и «срезающий» ту область, которая в основном определяет рассеянный свет. В качестве такого фильтра была выбрана комбинация из двух фильтров: БС - 8 (2,0 мм) и СЗС 21 (1,5мм). Рабочая спектральная область при такой комбинации составила (380 - 780) нм. Однако введение в оптическую схему фильтров снизило содержание рассеянного излучения лишь до (2 - 3) %.

Оставшуюся часть рассеянного излучения традиционными способами исключить не удавалось. Было решено использовать путь его измерения с последующим вычитанием из измеренного суммарного сигнала, составляющим которого он являлся. Для этого оставлялись не задействованными в регистрации полезного сигнала несколько элементов фоточувствительной линейки (см. рис.). Рабочая коротковолновая область

фоточувствительной линейки формировалась «отрезающим» фильтром БС 8, с ярко выраженным фронтом коэффициента пропускания Потому не составило труда расположить линейку таким образом, чтобы 2-3 элемента оказались расположенными вне рабочей области спектра.

Рис. 13. Пояснение к расположению элементов фоточувствительной линейки для учета рассеянного излучения

В результате математической обработки сигналов фоточувствительной линейки и введения отрезающих светофильтров удалось уменьшить долю рассеянного излучения в спектре исследуемого источника до (0,5 - 1,0) %. Этого вполне достаточно для проведения цветовых измерений на уровне рабочих средств измерений.

Пятая глава посвящена метрологическому обеспечению измерения параметров приборов.

Оценка пространственной характеристики ФПУ приборов

Пространственная чувствительность является одной из основных характеристик приборов, измеряющих оптические параметры источников излучения.

Современная методика определения косинусной погрешности измерения освещенности отталкиваются от рекомендаций МКО №53, 1982 г. Погрешность f2 (е, (р) прибора, измеряющего освещенность (облученность), создаваемую источником, расположенным по направлению, задаваемому углом места г и азимутом ф, определяется выражением:

f2 (£, ср) = N(e, ф) /Ще = 0) Cos е, (19)

где: N(e, ф) - показания прибора при различных направлениях падающего потока.

N(s = 0) показания прибора при нормальном значении. N(e = 0) Cos s - рассчитанное значение освещенности.

Ошибка измерения излучения, приходящего со всех направлений пространства полусферы, при условии, что £2(е, ср) не зависит от ф, определяется выражением:

/2 = /1/2(Е) /Зт2ес1е (20)

При практическом расчете значения измерения производятся обычно для направлений с шагом 5 градусов. Это достаточно кропотливая, трудоемкая процедура, так как для получения полной пространственной характеристики требуется проведение большого количества измерений. Для определения погрешности коррекции пространственной характеристики ФПУ была собрана установка, устройство которой понятно из рис. 14.

Предложенный метод оценки пространственной коррекции ФПУ, отличающийся простотой и высокой точностью, основан на различии реакции эталонного и исследуемого приборов на освещенность, создаваемую светящимся диском при приближении ФПУ на минимальное расстояние к источнику излучения.

Он заключается в сравнении сигналов двух калиброванных на фотометрической скамье приборов при измерении освещенности, создаваемой равнояркой полусферой или диском.

где - Е эт - освещенность, определенная эталонным люксметром. Е иссл. - освещенность, определенная исследуемым люксметром.-

Калибровка пульсметра.

Для калибровки пульсметра разработана методика, основанная на сложении модулированного и постоянного световых потоков в интеграторе - фотометрическом шаре. Принцип работы понятен из принципиальной схемы установки для калибровки.

Рис. 14. Установка для определения погрешности формирования пространственной характеристики ФПУ.

Погрешность коррекции определяется по формуле: УЕ = | 1 -АЕ/ЕЭТ. |* 100%

эт.

(21)

Рис. 15 . Принципиальная схема установки для калибровки пульсметра.

1, 7. - Источники излучения (лампы накаливания), 2. - модулятор светового потока, 3 - апертурная диафрагма, 4 - фотометрическая головка исследуемого прибора, 5 -смеситель модулированного а непрерывного светового потоков (фотометрический шар). 6 -переменная диафрагма.

Форма модулированного потока обеспечивается взаимным расположением и геометрией отверстий диафрагмы и секторов диска.

В качестве измерительного средства, метрологически обеспечивающего значение коэффициента пульсации Кп на выходном отверстии фотометрического шара, используется лишь образцовый люксметр.

Освещенности Е иахс и Е ш определяются в статическом положении с последующим вычислением коэффициента пульсации К о5р. излучения на выходе установки по формуле:

^ = (22)

Калибровка колориметров.

Существенно упрощается процесс определения метрологических характеристик колориметров при использовании простого устройства, разработанного автором. Работа устройства понятна из рисунка 16.

В фотометрическом пщре происходит смешение трех основных монохроматических потоков Ф>=45о нм, Ф;-51о нм, Ф).=650 ям, сформированных излучающими свегодиодамн в сочетании с интерференционными фильтрами. Результирующее излучение регистрируется исследуемым прибором на выходном отверстии шара. Соотношение ингснсивностсй монохроматических потоков с достаточной точностью определяется с помощью образцовых средств измерения потоков, например калиброванным кремниевым фотодиодом. Координаты цвета и цветности результирующего излучения определяются по формулам 2 и 3.

Рис.16. Устройство для измерения метрологических характеристик колориметров

Измерение коррелированной цветовой температуры.

При реальных спектральных характеристиках фотоприемниках координаты цветности определятся с определенной погрешностью. Погрешности А (х, у) могут достигать величин ± (0,02 - 0,03). Следствием этого явится ошибка при определении коррелированной цветовой температуры, которая может достигать значений ± 500 К.

Автором предложен принцип повышения точности измерения введением дополнительной линии цветности позволяющей минимизировать погрешность определения коррелированной цветовой температуры. Дополнительная линия цветности АЧТ показанная на рис. 17.

Рис.17. Линии цветности Л ЧТ, построенные по идеальным и реальным удельным координатам.

(- Реальная.), строится аналогично идеальной линии цветности, но по реальным удельным координатам. Затем находится цветовая коррелированная температура по процедуре, описанной формулами 1-5.

Практические результаты показывают, что применение этой методики позволяют с точностью, регламентируемой нормативными документами, определять с реальными фотоприемниками цветовую коррелированную температуру тепловых источников оптического излучения Измерение полного коэффициента отражении.

При разработке оптических измерительных приборов зачастую необходимо знание полного коэффициента отражения материалов, например внутренней поверхности фотометрических шаров, играющего заметную роль в изменении спектрального состава участвующего в процессе оптического излучения.

Традиционные способы определения полного коэффициента отражения, как правило, основаны на использовании интегральной сферы -шара Ульбрихта и не всегда пригодны для практического использования, например в области вакуумного ультрафиолета.

Для решения поставленной задачи предложен простой и надежный способ определения полного коэффициента отражения оитических материалов в широкой области спектра. Устройство, с помощью которого реализуется такой способ, показано на рис. 18.

Рис. 18. Устройство для определения полного

коэффициента отражения. 1 - корпус фотоприемника, 2 - анод, 3 - полупрозрачный фотокатод, 4 - исследуемый объект.

Корпус фотоприемного устройства представляет собой замкнутый объем с двумя параллельными, прозрачными стенками. На внутренней поверхности одной из них нанесен полупрозрачный фотокатод. Анод выполнен в виде кольца, не задерживающий излучение. Излучение, проходя через полупрозрачный фотокатод и отражаясь от расположенного вплотную к входному окну фотоэлемента, исследуемой поверхности, попадает снова на фотоэлемент. Полезный сигнал определяется как разность токов при двух измерениях. Один раз без исследуемого объекта, второй раз С НИМ. Гполези.. = 1полный - 1с образцом Предложенный способ определения полного коэффициента отражения позволяет к тому же существенно расширить рабочую спектральную область. Так, например, фотоэлемент с мультищелочным фотокатодом на окне из MgF2 позволяет производить измерение полного коэффициента отражения в широкой области спектра от 1 12iim до 750 нм.

1 1

N -1-

излучение \

\ / i

Шестая глава посвящена анализу составляющих погрешностей звеньев схемы обработки сигнала, погрешностей электронного измерительного канала и суммарной погрешности разработанных приборов.

Первым звеном электронной системы обработки сигнала является измерительный преобразователь — фотодиод и именно он определяет возможный динамический диапазон этой системы.

Фотодиод, как источник ошибок измерения, можно охарактеризовать температурным коэффициентом абсолютной чувствительности и уровнем темнового тока, уровнем шумового тока и восприимчивостью к электромагнитным помехам внешних источников

Показано, что причиной большинства возникающих ошибок измерения являются температурные дрейфы параметров отдельных звеньев измерительного канала.

Проведено отдельное рассмотрение поведения и возможности компенсации аддитивной и мультипликативной ошибки измерения.

Полученные зависимости доведены до уровня, создающего предпосылки для компенсации систематических составляющих, как аддитивного, так и мультипликативного характера.

Разработаны методики расчета основных и дополнительных погрешностей расчета АЦП, ИОН и фотодиода, а также дрейфа нуля усилителя.

Оценка общей погрешности разрабатываемых приборов базировалась на требованиях поверочных схем ГОССТАНДАРТА и рекомендациях МКО.

Расчет основной относительной погрешности средств измерений

выполнялся по формуле: _

Д=1,Н¥?Г (23)

Где: $ - составляющие погрешности.

Достигнутые значения составляющих и суммарных погрешностей приведены в таблице ____

N11/11 Наименование погрешности Условное обозначение (МКО) Достигну тое значение, не более, %

1 Погрешность спектральной коррекции ФПУ Ш) 1-2

2 Погрешность градуировки люксметра. ь 1-2

3 Погрешность градуировки яркомера и 1-3

4 Погрешность градуировки колориметра (Тцв.) 1 -3

5 Погрешность нелинейности световой характеристики ь 1-2

6 Погрешность пространственной характеристики и 3,0

7 Погрешность электронного тракта и 2-3

8 Суммарная погрешность измерения освещенности Ле 5

9 Суммарная погрешность измерения яркости Ль 5

10 Суммарная погрешность определения Дт 6

цветовой температуры.

Приведенные результаты показывают, что существенный вклад в суммарную погрешность вносит оптическая часть, качество которой и определяет метрологические характеристики приборов.

В седьмой главе приводятся описания приборов, созданных на основе описанных выше исследований.

Люксметр «ТКА - Люкс/Эталон» является первым российским люксметром, метрологические характеристики которого отвечают требованиям, предъявляемым к рабочим эталонам. Он предназначен для измерения освещённости в видимой области спектра (380 ...760) нм, создаваемой стандартными источниками оптического излучения, расположенными нормально относительно приёмника.

Люксметр предназначен для практической реализации Государственной поверочной схемы для средств измерений световых величин в соответствии с ГОСТ 8.023-2000. Этот прибор по точности воспроизведения и передачи размеров единиц силы света и освещенности обеспечивает метрику прецизионных и рабочих средств измерений и отличается временной стабильностью и достоверностью. Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения освещённости прибора не превышает 2,0 %. Прибор успешно прошел Госиспытания и по их результатам включается в Государственный реестр средств измерений. Колориметр «ТКА - ИЦТ».

Для комплексного измерения световых параметров источников

оптического излучения разработан переносной малогабаритный Колориметр «ТКА - ИЦТ» интегрального типа. Прибор предназначен для измерения координат цветности источников излучения х, у коррелированной цветовой температуры Т„, яркости протяженных самосветящихся источников Ь и освещенности Е. Фотоприемное устройство состоит из четырех кремниевых фотодиодов, спектральные

характеристики которых с_помощью светофильтров корригированы под кривые сложения х(К), у(^), принятых МКО в 1931 г, а для

люксметра и яркомера с относительной спектральной световой эффективности У(л). В нашем случае численные значения у(л) совпадают с У(А.).Для коррекции пространственной характеристики при работе в режиме люксметра используется косинусная насадка

( 1 ^

1

Рис. 19. ФПУ интегрального колориметра. 1-косинусная насадка, 2-корпус, 3-коррегироеанный фотоприемник

цилиндрического типа. При измерении яркости протяженных, самосветящихся объектов пространственная характеристика формируется навинчивающимся тубусом, геометрические размеры которого определены решаемыми задачами.

Основные технические характеристики колориметра: диапазон измерения освещенности 10 - 200000 лк (погрешность 6%), цветовой температуры 1500 - 10000 К (погрешность 8%), яркости 10 - 200D кд/м2 (погрешность 6%). Приборы интегрального типа надежны в эксплуатации. Они не боятся механических нагрузок, перепада температур. Достаточно проста в изготовлении электронная часть прибора. Недостатком же способа является трудность коррекции фотоприемника под заданную эффективную чувствительность и невозможность обойти явление метамеризма.

Прибор спектрального типа Спектрафотоколориметр «ТКА - ВД» предназначен для определения спектрального состава источника оптического излучения с последующим вычислением цветовых координат в выбранной системе координат. Оптическая схема прибора представляет собой полихроматор на дифракционной решетке с регистрацией разложенного излучения фотодиодной линейкой. Рабочий спектральный диапазон прибора (380 - 760} нм. Диапазон линейности сигналов достигает шести порядков. В зависимости от конфигурации входного устройства прибор работает как в режиме яркомера, так и ъ режиме измерения освещенности. Спектральное разрешение прибора не превышает 3 нм.

Недостатком спектрального техническая трудность реализации измерительного прибора. В то же время, нужно заметить, что знание спектрального состава исследуемого источника оптического излучения позволяет решить практически все колориметрические и другие фотометрические задачи, стоящие перед исследователем. Современные методы обработки информации дают возможность смоделировать с достаточной точностью любые эффективности. Спектрометрический метод определения эффективных и интегральных радиометрических величин (колориметрия « УФ радиометрия) позволяет решить зааачу промышленного прецизионного приборостроения ira основе современных полупроводниковых ФПУ (линейки, ПЗС матрицы).

Разработанный комбинированный прибор Люксметр + Яркомер "ТКА - 04/3» служит для измерения освещенности в диапазоне 10 - 200000 лк с погрешностью 8% и яркости самосветящихся протяженных объектов накладным способом в диапазоне 10 - 200000 кд/м* с погрешностью 10%.

способа измерения является

Рис.20.

Спектрафотоколориметр «ТКА -ВД»

Прибор внесен в Госреестр средств измерений за № 3109 от 29.12.97.

Прибор отличается от традиционных яр коме ров отсутствием оптических элементов (линзы, объектива) в схеме, что значительно упрощает конструкцию и удешевляет стоимость прибора при сохранении его точностных характеристик. Измерение яркости при этом производится накладным способом.

Для дистанционного определения яркости протяженных источников разработан недорогой, отвечающий современным метрологическим и техническим требованиям прибор дли измерения яркости киноэкранов яркомер «ТКЛ - НР», представляющий собой портативный, малогабаритный прибор с автономным питанием, снабженный функцией запоминания результата измерения ("Hold"), наводка на измеряемый объект осуществляется с помощью лазерного прицела.

Для упрощения конструкции прибора в оптической схеме был применен неф оку сиру ем ы й объектив. Нерегулируемая фокусировка на некоторое постоянное расстояние повышает оперативность работы с прибором, так как исключается одна из рабочих операций. При этом не требуется вводить никаких поправок к градуировке, поскольку показания прибора пропорциональны яркости объекта независимо от расстояния. Прибор имеет следующие технические характеристики: Угол зрения, 1,0 — 1,5 град., диапазон измерения, 10,0 - 2000,0 кд / м , спектральная коррекция, 2,0%, суммарная погрешность, 10,0%, расстояние до измеряемого объекта, не менее 7,0 м.

Прибор для определения коэффициента пульсации источников излучения и освещенности Пульсметр -Люксметр «ТКЛ - Пульс», обработка информации в котором осуществляется микропроцессором. Прибор имеет следующие технические характеристики: диапазон измерения коэффициента пульсации 0 100 %, диапазон измерения освещенности 10 - 200000 лк, погрешность измерения не превышает 10 %.Прибор успешно прошел Гос. Испытания и включен в Гос. реестр средств измерений за №16289 от 20.11.03.

Рис: 21. Яркомер «ТКЛ -ЯР».

Прибор предназначен для измерений облученности в области спектра (200 - 280) нм - УФ-С, (280 - 315)нм -УФ-В, {315 - 400) нм - УФ-А. Трехканальное исполнение

измерительного прибора повышает оперативность измерения излучения. Погрешность прибора, определяемая коррекцией спектральной

характеристики фото приемника, имеет значение порядка 10%. Суммарная погрешность серийно выпускаемого прибора равна ] 7%. Величина этой погрешности зависит не только от метрологических характеристик самого прибора, но и от состояния метрологического обеспечения измерений. Рабочие эталоны в ультрафиолетовой области спектра, используемые при аттестации рабочих средств измерения, имеют, К сожалению, погрешность около 8%. Прибор включен в Гос. реестр средств измерений за №13678 от 25.12.02.

Денситометр для измерения оптическом плотности киноматериалов

Основанием для разработки и организации мелкосерийного выпуска прибора, обеспечивающего дснситометрический контроль плёночных материалов, стала потребность кинофото и н дуст р и и в качественном хранении и передаче пленочных материалов, а также отсутствие подобных разработок в нашей стране.

В приборе реализуется следующая геометрия измерения оптической плотности: освещение образца по нормали, и регистрация всего диффузного света за измеряемым образцом.

Диапазон измерения плотности разработанного прибора составляет не менее 4Б; при точности измерений ±0,01Б в диапазоне до 2Б и ± (0,02 -0,03) В при диапазоне до 4Б.

Данный денситометр является прибором интегрального типа. Требуемые по ГОСТ 9160-91 спектральные чувствительности фотоприемников визуального, синего, зеленого, красного (статусы А и М) достигаются коррекцией спектральной чувствительности фотодиода с помощью комбинации цветных светофильтров. Денситометр оснащен вращающимся диском со светофильтрами, что исключает манипуляции оператора по их переключению, па проведение измерений за всеми

Уф радиометр «ТКА ЛВС».

Рис. 22. Уф радиометр «ТКА АБС».

фильтрами и вывода показаний на экран требуется около 0,1с. Возможно проводить как однократные измерения, так и серии измерений. Используемые внутренние напряжения прибора не превышают 24В. Устройство предполагается использовать совместно с персональным компьютером.

Рис. 23. Внешний вид денситометра ТКЛ - КМ

Внешний вид прибора представлен на рис.22, где: 1 - блок осветителя и управления, 2 — прижимное устройство с фотоприемником, 3 - предметный столик, 4 • ■ панель управления

выводы и заключения.

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований в диссертации получены следующие новые научные и практические результаты:

1. Выполнены исследования и анализ полученных параметров различных типов ФПУ, позволившие на их основе создать функциональный ряд приборов, обеспечивших измерение основных характеристик источников оптического излучения.

2. Создана модель формирования пространственной характеристики прецизионных фото при ем пых устройств на основе фотометрического шара, пригодных для применения в эталонных приборах.

3. Разработана методика определения коэффициента пульсации освещенности, создаваемой источниками излучения, основанная па смешении переменного и постоянного во времени световых потоков, параметры которых с большой точностью определяются в статическом состоянии люксметром.

4. Разработана новая методика калибровки колориметров на основе смешения квазимонохроматических потоков излучения в сферическом интеграторе.

5. Разработана методика калибровки интегральных колориметров по коррелированной цветовой температуре за счет введения дополнительной линии цветности АЧТ.

6. Разработаны алгоритм, программа и методика коррекции интегральных приборов под относительную спектральную световую эффективность и кривые сложения для стандартного наблюдателя.

7. Исследован целый класс приемников оптического излучения для измерения эффективных и энергетических величин в УФ области спектра. Результаты исследования метрологических характеристик приемников, в том числе фотоэлементов, демонстрируют возможность их применения в качестве рабочих средств измерения энергетических и ряда эффективных величин (в том числе ТЬУ) в ультрафиолетовой области спектра.

8. Разработана и рассчитана принципиальная оптическая схема денситометра, обеспечивающая серийный выпуск приборов для оперативного контроля кинофотоматериалов в широком диапазоне плотностей от ОД до 4,0 Б.

9. Создан параметрический ряд многофункциональных интегральных приборов для фотометрии, освоен их промышленный выпуск, приборы введены в Государственный реестр средств измерений.

10.Обоснован спектрометрический метод в создании многофункциональных приборов для измерений эффективных и энергетических величин в ближнем УФ диапазоне и для задач колориметрии.

11 .Подтвержден детекторный метод по точности воспроизведения и передачи размеров единиц силы света, освещенности, яркости и светового потока обеспечивающий метрику прецизионных и рабочих средств измерений и отличающийся временной стабильностью и достоверностью.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Кокина Н.Г. Кузьмин В. Н.Михайлов О.М. Семенова В.Б. Вальская Л.Г. Стабильные фотоэлектрические приемники для регистрации ультрафиолетового излучения. 6-я всесоюзная конференция по физике вакуумного ультрафиолета и взаимодействия излучения с веществом. ВУФ-82, тезисы докладов, г. Москва, 1982 г. С.247...248.

2. Кузьмин В. Н.Томский К.А. Современные серийные рабочие средства измерения параметров микроклимата. Приборы научно-технического предприятия "«ТКА", Материалы научно-практической конференции «здоровье и образование детей и подростков в условиях мегаполиса, г.Москвы." »М. 2000 г. с. 73.

3. Вальская JI.Г. Жамова В.А. Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. Обеспечение единства измерений приемников в области спектра 0,1 - 1,1 мкм. 9 -ая Всесоюзная конференция по ЭЛП и ФЭП, тезисы докладов, г. Ленинград, с. 85.

4. Жамова В.А. Кокина Н.Г. Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. Семенова В.Б, Энергетические измерения в вакуумной и воздушной ультрафиолетовой области спектра. IV-ая Всесоюзная научно -техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов, г. Москва. 1982, с. 53.

5. Кокина Н.Г. Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. Семенова В.Б, Приемники для ВУФ области спектра и некоторые особенности их фотометрирования. IV-ая Всесоюзная научно - техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов, г. Москва. 1982, с. 395.

6. Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. Оперативное измерение спектральной чувствительности фотоприемников в ВУФ области спектра. Всесоюзный семинар «Приборы и методы ВУФ спектроскопии, диагностика плазмы. /ВУМА - 82/ тезисы докладов, г. Таллин, с.7.

7. Кузьмин В. Н.Михайлов О.М. Некоторые особенности спектральной чувствительности многощелочных фотокатодов. VII Всесоюзная конференция «Физика вакуумного ультрафиолета и его взаимодействие с веществом». /ВУФ-86/ тезисы докладов, Рига, 1986, с.221(236).

8. Кузьмин В. Н. Томский К. A.. Illumination quality control in museums: Труды Конгресса MKO. - Стамбул, 2001. - с 16.

9. Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. Шибаров. Е. И. Устройство для измерения коэффициента отражения. Авторское свидетельство №1396009 от 15.01.1988 г.-Бюл. № 18 от 15. 05. 88.

Ю.Кузьмин В. Н. Прикупец Л.Б. Томский К.А. Современные приборы для измерения оптического излучения в растениеводстве. «Светотехника», 2000, №5, стр. 28-29.

П.Кузьмин В. Н. Томский К.А. Проблемы интегральных измерений в УФ-области спектра и пути их решения. XI Научно-техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» тезисы докладов, г. Москва, 1997 г. с.6.

12.Барбар Ю.А. Кузьмин В. Н. Томский К.А. Исследование и оценка воздействия оптического излучения на музейные материалы, методы и средства измерения. XII Научно-техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов, г. Москва, 1999 г. с.47 -48.

13.Кузьмин В. Н. Томский К.А. Приборы для измерения Уф излучения. XII Научно-техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 1999 г. с. 49.

14.Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. «Достоверность и надежность измерения излучения в области спектра 0,22-0,76 мкм». XIII Всероссийская научно-техническая конференция «Обеспечение единства измерений в

фотометрии и радиометрии оптического излучения», г. Москва, 2001, с. 12 -13.

15.Барбар Ю.А. Кузьмин В. Н. Томский К.А. «Стратегия «НТП «ТКА» в создании современных средств измерения оптического излучения». XIII Всероссийская научно-техническая конференция «Обеспечение единства измерений в фотометрии и радиометрии оптического излучения» тезисы докладов, г. Москва, 2001, с. 54 - 55.

16.Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. «Некоторые особенности спектральной чувствительности многощелочных фотокатодов». VII-я Всесоюзная конференция по физике вакуумного ультрафиолетового излучения и взаимодействия излучения с веществом, г. Рига, 1986 г. с. 221 (236)

17.Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. «Устройство для быстрого измерения спектральной чувствительности фотоприемников». XIII Всесоюзный семинар «Импульсная фотометрия», г. Ленинград, тезисы докладов 1990 г. с 58-59.

18.Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. «О возможности самокалибровки реальных физических приемников в УВИ области спектра». VIII Всесоюзная конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 1990 г, с. 70.

19.Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. Пухова В.Г. Дворников Б.Д. Колесов Ю.А. «Спектральная чувствительность кремниевого ячеистого фотодиода». VIII Всесоюзная конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 1990 г, с. 101.

20.Вальская Л.Г. Жамова В.А. Кузьмин В. Н. Михайлов О.М. «Метрика ЭЛП и ФЭП в ВУФ области спектра». Материалы конференций. Сер. 4. «Электровакуумные и газоразрядные приборы», в.6(181), 4.1, 1982, с.26-29.

21.Кузьмин В. Н. Томский К.А. «Пути решения проблемы УФ-излучения при облучении овощей в условиях закрытого грунта». Международная конференция «Управление продукционным процессом растений в регулируемых условиях». СПб, 1996 г. с. 173.

22.Барбар Ю.А. Кузьмин В. Н. Томский К.А. STABITE DES MATERIAUX SOUS L*INLUENCE DE LA LUMIERE: NORMES, APPAREILS DE CONTROLE. Art&Chimie/ Париж. 1998 г. с. 249 - 250.

23.Кузьмин В. H. Ротманова И.Г. «Регулирование потоков излучения в широкой области спектра». XI-я Научно-техническая конференция «Новые принципы формирования телевизионных изображений» 13-14 сентября 1990 г. ВНИИ «Электрон», тезисы докладов г. Ленинград, с. 36 - 37.

24.Барбар 10. А, Кузьмин В. Н. Томский К. А. «Стратегия НТП «ТКА» в создании современных средств измерения оптического излучения». Тезисы докладов V - й Международной светотехнической конференции. СПб. 2003. С. 87.

25.Кузьмин В. Н. Томский К. А. Приборы для измерения светотехнических параметров дисплеев и рабочих мест. Журнал «Проблемы информатики». СПб, декабрь 1999. - вып. 4, с. 93 - 95.

26.Кузьмин В. H. Томский К. А. Ершов В. С, Современные методы и средства измерения оптического излучения при кинопоказе. «Кинофототехника, научно - технические достижения и передовой опыт», информационный выпуск, выпуск 1 - 2, М, 2002. с.40 - 42.

27.Кузьмин В. Н. Михайлов О.М., Томский К.А. WAYS OF PERFECTION OF METHODS FOR MEASUREMENT OF ULTRA-VIOLET RADIATION. Сборник трудов. Конгресс «Ultraviolet Technologies IUVA». -Вена-Австрия, 2003. - c.84.

28.Денисюк A. И. Кузьмин В. H. Томский К. A. Измерение цветовых характеристик источников излучения. Тезисы докладов V - й Международной светотехнической конференции. СПб. 2003. С. 77-78.

29.Кузьмин В. Н. Томский К. А. «Новый российский кинопроекционный яркомер.» Тезисы докладов V - й Международной светотехнической конференции. СПб, 2003. С. 192-193.

30.Кузьмин В. Н. Томский К. А. «Измерение пульсации источников излучения». Тезисы докладов V - й Международной светотехнической конференции, СПб. 2003. С. 192-193.

31.Кузьмин В. Н. Томский К.А. «Исследование воздействия ультрафиолетового излучения на экспонаты, новые средства измерения параметров микроклимата». «Теория и практика сохранения памятников культуры», сборник научных трудов, вып. 21. СПб, 2003. С 70 - 71.

32.Кузьмин В. Н. Томский К.А. «Фотометрические приборы в кинопроцессе и их метрологическое обеспечение. Проблемы развития техники и технологии кино и телевидения». Сборник научных трудов. Выпуск 16. Санкт - Петербург 2003 г. с 49 - 53.

33.Кузьмин В. Н. Томский К.А. Троицкий A.C. «Измерение пульсаций источников излучения». Журнал «Светотехника», 2004, №1, с. 32 - 33.

34.Кузьмин В. Н. Томский К.А. «Рабочие средства измерения УФ излучения». Тезисы заказных докладов. «Применение ультрафиолетового излучения в фотобиологических процессах и установках», семинар -выставка, дом света, Москва, 3 марта 2004 г, с 35 - 38.

35.Кузьмин В. Н. Николаев С.Е. Сафронов C.B. Томский К.А. Троицкий A.C. «Измерение коэффициента пульсации освещенности.» XIV научно -практическая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2004 г, с. 55 - 57.

36.Кузьмин В. Н. «Оценка пространственной характеристики ФПУ приборов». XIV научно - практическая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2004 г, с. 63 -64.

37.Денисюк А.И. Кузьмин В. Н. Томский К.А. «Новые разработки Уф радиометров НТП «ТКА». XIV научно - практическая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2004 г, с. 60 - 62.

38.Денисюк А.И. Кузьмин В. Н. Томский К.А. «Измерение цветовых характеристик источников излучения». XIV научно - практическая

конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2004 г, с. 58 - 59.

39.Кузьмин В. Н. Николаев С.Е. Сафронов C.B. Томский К.А. Денисюк А.И. «Программа обработки данных устройства для определения цветовой температуры и координат цветности источника излучения». Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003612396, Москва, 27 октября 2003 г.

40.Кузьмин В. Н. Николаев С.Е. Сафронов C.B. «Программа обработки данных устройства для определения коэффициента пульсации и освещенности в видимой области спектра». Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003612397, Москва, 27 октября 2003г.

41.Кузьмин В. Н. «Разработка и исследование приборов для измерения световых параметров источников оптического излучения». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук -СПб: ИТМО, 2003 г. - 28 с.

42.Denisyuk А. I. Kuzmin V. N. Tomsky К. A. Measuring of color characteristics of light sources. LIGHT & ENGINEERING. Vol. 12. No. 1. pp. 70 - 73, 2004. Moskow.

43.Kuzmin V. N. Tomsky K. A. Troitsky A. C. Measurement of flicker produced by light sources. LIGHT & ENGINEERING. Vol. 12. No. 1. pp. 67 -69,2004. Moskow.

44.Анохин Ю. А. Кузьмин В. H. «Методы и технические средства измерения фотометрических характеристик источников света и осветительных приборов». Библиотека специалиста «Энергетика и промышленность России» №1 (1). Март 2004 г. с 39. СПб.

45.Барбар 10. А. Кузьмин В. Н. Томский К. А. «Рекомендации по применению измерителей оптического излучения (приборная серия «ТКА»).» «Библиотека специалиста «Энергетика и промышленность России» №1(1). Март 2004 г. с 69 - 73. СПб.

46.Барбар Ю.А., Кузьмин В. Н. Томский К.А. Научно-практические рекомендации по применению измерителей оптического излучения и параметров микроклимата серии «ТКА». Материалы научно-практической конференции «Состояние, проблемы и опыт аналитического приборостроения для сельскохозяйственного производства, пищевой и перерабатывающей промышленности и робототехнических систем точного земледелия». - СПб.:, 2004. - с.24-31.

47.Барбар Ю.А., Кузьмин В. Н. Томский К.А. Производство и сертификация средств измерения. Журнал ИННОВАЦИЯ, 7(64), сентябрь, 2003, с. 91-92.

48.Денисюк А. И, Томский К.А. Измерение цветовых характеристик источников излучения. Журнал «Светотехника», М, №3, 2004 г, с.16 - 17.

49.Денисюк А. И, Кузьмин В. Н. Томский К.А. Ишанин Г. Г. «Принципы построения новых колориметров интегрального типа». Известия ВУЗов, приборостроение, 2004, т 47, №6, с 47 - 50.

50.Денисюк А. И, Кузьмин В. Н. Томский К.А. Троицкий А. С. «Приборное и методическое обеспечение курса «светотехника» (фотометрия). Конференция «Оптика и образование - 2004», 21-22 октября 2004 г. Санкт - Петербург. Сборник трудов.

51.Кузьмин В. Н. Томский К. А. «Рабочие средства измерения УФ излучения». Журнал «Светотехника», М. Лг° 6 2004 г. с. 40 - 42.

52.Барбар Ю. А. Кузьмин В. Н. Томский К. А. Стерликов А. В. «Рекомендации по применению измерителей оптического излучения и параметров микроклимата серии «ТКА». Материалы пленума Лабораторного Совета санитарно - эпидемиологической службы Российской Федерации. М.: Федеральный центр Госсанэпидемнадзора Минздрава России, 9-11 декабря 2003 г. с. 172 - 178.

53.Денисюк А. И, Кузьмин В. Н. Николаев С. Е. Сафронов С. Е. Томский К.А. Троицкий А. С. «Денситометр для измерения оптической плотности киноматериалов». XV научно - практическая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2005 г, с. 61 - 63.

54.Кузьмин В. Н. Измерение цветовых характеристик источников оптического излучения. XV научно практическая - конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2005 г, с. 64 - 65.

55.Галушкин А.А, Кузьмин В. Н. Ткаченко Т.С, Томский К.А. Троицкий A.C. Разработка «тест-бумаги» для осуществления мониторинга (световой режим) физической сохранности документов при их экспонировании в музеях и на выставках. Журнал «Реликвия», г. СПб, 2006. - №2(13) - С.32-34.

56.Кузьмин В. Н. Томский К.А. «Измерение цветовых и эффективных величин интегральным и спектрофотометрическим методом». Журнал «Светотехника», М. № 6 2006 г, с. 43 - 46.

57.Кузьмин В. Н. Николаев С. Е. Томский К.А. Троицкий A.C. «Приборы для измерения цветовых характеристик источников оптического излучения». Тезисы докладов «Шестая международная светотехническая конференция», Калининград, Светлогорск, 2006 г. с.66.

58.Кузьмин В. Н. «Измерение цветовых и эффективных величин в видимой и ультрафиолетовой областях спектра интегральным и спектрофотометрическим методом». Тезисы докладов «Шестая международная светотехническая конференция», Калининград, Светлогорск, 2006 г. с. 149.

59.Кузьмин В. Н. Томский К.А. «Методическое и аппаратное обеспечение преподавания фотометрии» (СП «Светотехника»), Тезисы докладов «Шестая международная светотехническая конференция», Калининград, Светлогорск, 2006 г. с, 164.

60.Кузьмин В. Н. «Измерение спектральных и спектрозональных характеристик источников оптического излучения». Известия ВУЗов, приборостроение, 2006, т 49, №.8, с 42 - 45.

61.Денисюк А.И., Кузьмин В. Н. Николаев С.Е., Сафронов C.B., Томский К.А., Троицкий A.C. «Денситометр для измерения оптической плотности киноматериалов». Журнал «Измерительная техника». №7, 2006, с.39-41.

62.Кузьмин В.Н., Томский К.А. «Прибор, комбинированный для измерения оптического излучения (люксметр/УФ-радиометр) ТКА-01/3». Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №2715 от 23.04.97

63.Кузьмин В.Н., Томский К.А. «Фотометр (люксметр/яркомер) ТКА-04/3». Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №3109 от 29.12.97.

64.Кузьмин В.Н., Томский К.А. «УФ-радиометр ТКА-АВС». Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №8083 от 01.06.00.

65.Кузьмин В.Н., Томский К.А. «Люксметр ТКА-Люкс. Описание типа». Госреестр средств измерений РФ №8429 от 02.08.00

66.Барбар Ю.А., Кузьмин В.Н., Томский К.А. «Прибор комбинированный для измерения видимого и УФ-излучения и параметров микроклимата ТКА-ПК». Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №13872 от 27.01.03

67.Кузьмип В.Н., Томский К.А. «Люксметр-Пульсметр ТКА-ПУЛЬС». Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №25870 от 20.11.03

68.Кузьмин В.Н., Троицкий A.C., Томский К.А. «Научное, методическое и приборное обеспечение курса «Светотехника» (Для технических ВУЗов)». НИОКР. Заказчик - Фонд СРМФП. Рег.№ 13989. - 2003.

69.Кузьмин В.Н. Сборник методических материалов по метрологическому обеспечению приборов для измерения основных характеристик источников оптического излучения. - СПб. Изд. ООО «Терра Медика», 2006. - 55 с. ISBN 5-7422-1412-Х

Отпечатано методом оперативной полиграфии в ООО «Элексис Принт», СПБ, ул. Моисеенко, д. 10 Тираж 120 экз. Заказ № 15

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Цель и основные задачи исследования.

Методы исследования

Новизна работы

Практическая значимость работы.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

Личный вклад автора

Апробация работы

Публикации

Структура и объем работы

Глава 1. Критический обзор методов и приборов для измерения 11 интегральных и спектральных, характеристик источников излучения.

1.1. Анализ существующих методов цветовых измерений.

1.2. Анализ существующих методов измерения коррелированной 16 цветовой температуры.

1.3. Обзор существующих колориметров.

1.4. Анализ существующих методов денситометрических измерений.

1.5. Обзор выпускаемых денситометров.

1.6. Анализ существующих методов измерения яркости источников 28 излучения.

1.7. Обзор, серийно выпускаемых, яркомеров.

1.8. Обзор существующих методов измерения ультрафиолетового 32 излучения.

1.8.1. Интегральные измерения опасного для организма человека УФ 32 излучения.

1.8.2. Энергетические измерения в вакуумной ультрафиолетовой области 36 спектра.

1.9. Обзор существующих УФ радиометров. 36 Выводы по главе.

Глава 2. Общая концепция построения приборов для измерения 40 параметров и характеристик источников оптического излучения

Постановка задачи

2.1. Выбор функциональной схемы измерительного прибора.

2.2. Обоснование выбора алгоритма для определения цветовых 46 характеристик источников оптического излучения.

2.3. Выбор метода определения энергетических характеристик 48 источников ультрафиолетового излучения.

2.3.1. Измерение бактерицидного излучения.

2.4. Выбор метода определения денситометрических характеристик 52 оптических материалов.

2.5. Измерение коэффициента пульсации источников излучения.

2.6. Многоканальные комплексные приборы.

Глава 3. Теоретические основы разработки и исследование 62 пространственных характеристик фотоприемных устройств (ФПУ).

3.1. Расчет цилиндрической косинусной насадки.

3.2. Исследование светорассеивающих свойств материалов.

3.3. Расчет шарообразной насадки для формирования пространственной 68 характеристики ФПУ.

3.4. Расчет ФПУ для измерения яркости самосветящихся объектов 72 накладным способом.

3.5. Расчет ФПУ для дистанционного измерения яркости протяженных 75 источников.

3.6. Варианты разработанных ФПУ яркомеров. 79 Выводы по главе.

Глава 4. Теория, расчет и исследование корректирующих и 82 диспергирующих элементов и систем оптического тракта прибора.

4.1. Обоснование возможности использования конкретного типа 82 приемников оптического излучения в разрабатываемых приборах и их дополнительные исследования.

4.2. Исследование возможности селекции ПОИ по их спектральным 83 характеристикам.

4.3. Результаты исследований спектральных характеристик 86 фотоприемников.

4.4. Исследование долговременной стабильности спектральной чувствительности фотодиодов.

4.5. Разработка методики подбора фильтров. Оценки погрешности 90 коррекции спектральной характеристики фотоприемников, и практические результаты коррекции.

4.6. Теоретические основы разработки и исследование диспергирующих 99 систем разработанных спектральных приборов.

4.7. Разработка и исследование требований к диспергирующему 100 устройству.

4.8. Расчет оптической схемы полихроматора.

4.9. Рассмотрение перспективного направления по определению 114 спектрального состава излучения фотоэлектрическим способом.

Выводы по главе.

Глава 5. Метрологическое обеспечение измерения параметров 120 приборов.

5.1. Метрологическое обеспечение фотометрических измерений в 120 России.

5.2. Оценка пространственной характеристики ФПУ приборов.

5.5. Калибровка яркомера.

5.4 Измерение энергетической характеристики фотоприемников.

5.5 Калибровка пульсметра.

5.6. Калибровка колориметров.

5.7. О возможности повышения точности измерения коррелированной 136 цветовой температуры приборами интегрального типа.

5.8. Измерение полного коэффициента отражения. 139 Выводы по главе:

Глава 6. Анализ динамического диапазона и погрешностей 142 электронного измерительного канала. Расчет суммарной погрешности приборов.

6.1. Физические процессы работы фотодиода.

6.2. Анализ погрешностей электронного тракта приборов.

6.3. Оценка суммарной погрешности разработанных приборов. 158 Выводы по главе.

Глава 7. Приборы, разработанные на основе проведенных 160 исследований

7.1. Люксметр «ТКА - Люкс/Эталон».

7.2. Колориметр «ТКА - ИЦТ».

7.3. Прибор спектрального типа-Спектрофотоколориметр «ТКА - ВД»

7.4. Люксметр - Яркомер «ТКА - 04/3»

7.5. Пульсметр-люксметр «ТКА - Пульс».

7.6. Кинопроекционный яркомер «ТКА - Яр».

7.7. Уф радиометр «ТКА ABC».

7.8. Денситометр для измерения оптической плотности киноматериалов.

Процесс измерения основных характеристик источников оптического излучения постоянно развивается. Развитие это закономерно, так как предопределено возрастающими требованиями потребителей.

Перед специалистами по измерению оптического излучения постоянно возникают вечные проблемы: Что измерять? Чем измерять? Как измерять? Как обеспечить достоверность и единство измерений оптического излучения?

Существующие в настоящее время методические и практические подходы к измерению излучения многообразны, противоречивы и нуждаются в совершенствовании.

Для измерения основных световых параметров источников оптического излучения требуются доступные, надежные, малогабаритные, серийно производимые измерительные приборы на уровне рабочих и эталонных средств измерений, с соответствующим метрологическим и методическим обеспечением.

К сожалению, у нас в стране, на фоне постоянного роста светотехнической промышленности, в настоящее время наблюдается определенный дефицит в разработке и выпуске подобных приборов, особенно переносных колориметров, а методы измерения световых и энергетических величин требуют развития. Образуется порочная цепь. Нет приборов, нет проблем.

Все сказанное выше и определяет актуальность диссертационного исследования посвященного разработке и исследованию отечественных приборов и методов для измерения основных параметров и характеристик источников оптического излучения. Цель и основные задачи исследования.

Целью работы является исследование и разработка методов и средств измерения основных параметров и характеристик источников оптического излучения в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. В видимой области таких характеристик как: координат цветности, коррелированной цветовой температуры, коэффициента пульсации, яркости и освещенности, создаваемой источниками. В ультрафиолетовой области облученности в зонах УФ-А, УФ-В, УФ-С, ВУФ, а также эффективных облученностей. Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:

1. Провести анализ существующих методов измерения основных характеристик источников излучения и оценить метрологические характеристики, выпускаемых серийно приборов.

2. Выбрать стратегию построения и создания оптико-электронных приборов современного поколения.

3. Провести теоретические и экспериментальные работы по разработке фотоприемных устройств повышенной точности, обеспечивающих решение поставленных задач.

4. Разработать методики поверки, калибровки и аппаратуру для определения метрологических характеристик фотоприемников, фотоприемных устройств (ФПУ), приборов в целом и оптических характеристик материалов.

Методы исследования

Диссертация выполнена на основе теории оптических и оптико - электронных приборов и систем.

При выполнении диссертационной работы использовались методы интегрального исчисления и математической статистики.

Эксперименты выполнялись с помощью интегральной и спектральной оптико-электронной аппаратуры, а результаты обрабатывались посредством компьютерной техники.

Новизна работы.

1. Впервые разработан метод измерения энергетических и эффективных величин в УФ диапазоне спектра основанный на определении спектрального состава излучения и реализован в приборном исполнении для решения широкого круга измерительных задач в народном хозяйстве.

2. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден метод повышения точности определения коррелированной цветовой температуры тепловых источников с помощью дополнительной линии цветности ЧТ, построенной на реальных спектральных характеристиках колориметра.

3. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена методика оценки погрешности, определяемая пространственной характеристикой ФПУ приборов.

4. Разработана методика оценки коэффициента пульсации. Практическая значимость работы.

1. Разработан ряд фотометрических приборов (яркомеров, люксметров -пульсметров, колориметров, УФ радиометров), позволяющих использовать их в качестве рабочих и эталонных средств измерений параметров и характеристик источников излучения.

2. Разработаны и внедрены в производство программы для подбора корригирующих фильтров и определения погрешности коррекции для любых источников, включая и светодиоды.

3. Разработаны методики и внедрены в практику установки для оценки метрологических характеристик рабочих средств измерения: колориметров, яркомеров, пульсметров и люксметров.

4. Проведенные исследования метрологических характеристик целого класса приемников оптического излучения, в том числе фотоэлементов, показали возможность их применения в качестве рабочих средств измерения энергетических и ряда эффективных величин (в том числе ТЬУ) в ультрафиолетовой области спектра.

5. Принципы построения и расчет оптической схемы денситометра обеспечили серийный выпуск приборов для оперативного контроля кинофотоматериалов в широком диапазоне плотностей от 0,1 до 4,0 Б.

6. Разработанные приборы востребованы и широко используются в качестве рабочих средств измерения оптического излучения в различных регионах России, СНГ и за рубежом.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Спектрофотометрический метод определения эффективных, фотометрических и радиометрических величин (колориметрия и УФ радиометрия) на основе измерений спектрального состава излучения обеспечивающий оптимальную точность измерений за счет уменьшения погрешности воспроизведения заданных эффективностей и позволяющий решить задачу промышленного прецизионного приборостроения на основе современных ФПУ с использованием многоэлементных приемников излучения.

2. Алгоритмы работы и схемы построения микропроцессорных приборов, обеспечивающие создание параметрического ряда многофункциональных приборов для фотометрии оптического излучения.

3. Методика калибровки колориметров по координатам цветности основанная на смешении трех монохроматических потоков в фотометрическом шаре, соотношение интенсивностей, которых с большой точностью определяется эталонным приемником излучения.

4. Методика измерения коррелированной цветовой температуры тепловых источников, основанная на введении дополнительной линии цветности ЧТ, построенной на реальных спектральных чувствительностях фотоприемников х(А,), у(А,), х(Х),позволяющая проводить измерения с необходимой точностью.

5. Эталонный излучатель для градуировки пульсметров, основанный на смешении переменного и постоянного во времени световых потоков, параметры которых с высокой точностью определяются в статическом состоянии люксметром.

6. Теоретически обоснованная и экспериментально подтвержденная методика оценки погрешности, определяемой пространственной характеристикой фотоприемного устройства с помощью прецизионных люксметров с косинусной насадкой в виде фотометрического шара и светящегося диска, позволяющая повысить точность определения метрологических характеристик прибора.

7. Результаты исследования метрологических характеристик целого класса приемников оптического излучения, в том числе фотоэлементов, показывающие возможность их применения в качестве рабочих средств измерения энергетических и ряда эффективных величин (в том числе TLV) в ультрафиолетовой области спектра.

8. Способ измерения полного коэффициента отражения, в том числе и в области вакуумного ультрафиолета, позволяющий исключить интегрирующую сферу, основанный на том, что излучение, пройдя через полупрозрачный фотокатод и отражаясь от расположенной вплотную к входному окну фотоэлемента, исследуемой поверхности, снова попадает на фотоэлемент.

Личный вклад автора.

Настоящая работа является самостоятельным исследованием, обобщающим комплекс работ, выполненных при участии сотрудников, выполнявших исследования под руководством автора: А. И. Денисюком, С. Е. Николаевым, С. В. Сафроновым, A.C. Троицким, и др. В работах, составляющих основу диссертации, автору принадлежит ведущая роль в постановке и решении задач, непосредственном выполнении экспериментальных исследований, анализе и обобщении их результатов, формулировании научных выводов. Апробация работы.

Основные результаты и научные положения, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих конференциях семинарах:

Восьми Всесоюзных конференциях «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (1982, 1984, 1986, 1988, 1990, 1996, 1998, 2000). Г. Москва.

- VI-й Всесоюзной конференции по физике вакуумного ультрафиолета и взаимодействия с веществом ВУФ-82.

- Всесоюзном семинаре «Приборы и методы ВУФ спектроскопии, диагностика плазмы. ВУМА-86. г. Таллинн.

10

XI-й научно - технической конференции «Новые принципы формирования телевизионных изображений 13-14 сентября 1990 г. ВНИИ «Электрон», г. Ленинград.

ХШ-й Всероссийской научно-технической конференции «Обеспечение единства измерений в фотометрии и радиометрии оптического излучения. (Москва, 2001 г.).

- III-й светотехнической конференции, Новгород, 1997. IV светотехническая конференция, Вологда, 2000. Международном конгрессе «Art & Chimie». Париж. 1998.

Научной конференции по вопросам экспонирования и сохранения памятников культуры. Лейпциг, 2000.

- Конгрессе МКО, Стамбул, 2001.

II Научно - техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники». (Сочи, 2001.)

III научно - техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники». (Сочи, 2003.)

- V - й Международной светотехнической конференции, Санкт - Петербург. 2003.

- VI - й Международной светотехнической конференции, Калининград, Светлогорск. 2006.

Публикации.

По материалам диссертационной работы опубликовано 69 печатных работ. В том числе три авторских свидетельства и монография. Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов, приложений и изложена на 186 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 119 рисунков, список использованной литературы из 154 наименований.

Выводы и заключение.

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований в диссертации получены следующие новые научные и практические результаты:

1. Выполнены исследования и анализ полученных параметров различных типов ФПУ, позволившие на их основе создать функциональный ряд приборов, обеспечивших измерение основных характеристик источников оптического излучения.

2. Создана модель формирования пространственной характеристики прецизионных фотоприемных устройств на основе фотометрического шара, пригодных для применения в эталонных приборах.

3. Разработана методика определения коэффициента пульсации освещенности, создаваемой источниками излучения, основанная на смешении переменного и постоянного во времени световых потоков, параметры которых с большой точностью определяются в статическом состоянии люксметром.

4. Разработана новая методика калибровки колориметров на основе смешения квазимонохроматических потоков излучения в сферическом интеграторе.

5. Разработана методика калибровки интегральных колориметров по коррелированной цветовой температуре за счет введения дополнительной линии цветности АЧТ.

1. Джадд Д, Вышецки Г. Цвет в науке и технике. М. Мир. 1978.

2. Планк М. Теория теплового излучения. ОНТИ, 1935.

3. Колориметрия. Публикация МКО № 15.2 (1986).

4. Международный светотехнический словарь. Публикации МКО № 17.4 (1987).

5. Методы измерения и спецификация цветового воспроизведения источников света. Публикации МКО № 13.2 (1974).

6. Новаковский С. В. Цвет в цветном телевидении. М. «Радио и связь», 1988.

7. Гуревич М. М. Цвет и его измерение. М. Изд во АН СССР, 1950.

8. Из истории колориметрических систем, (реферат работы А. Шварца «Geschichte der Farbsysteme» // Светотехника. № 1. 2003.

9. Отрубянников P.B. Теоретические основы управления цветом в современных системах фильмопризводства. Сборник научных трудов технологии восстановления и копирования архивных фильмовых материалов. М. 2002.

10. Александрова И. Г. Определение погрешности колориметра КТЦ 5. 0.48 при измерении цветности свечения экрана кинескопа.//Техника кино и телевидения. 1983,-№7. С. 45-49.

11. П.Александрова И. Г. Новый телевизионный колориметр. //Светотехника. 1991. №1. с. 8-10.

12. Каталог СИ: Фотометрические приборы для цветовых измерений. Информэлектро. 1969. №10. С.84. (Колориметр УФК)

13. ГОСТ 8.205 90. Государственная поверочная схема для средств измерения координат цвета и цветности.

14. Дубовик И. А., Петроченко И. В., Шимбарев Н. Б. Фотоэлектрический телевизионный колориметр яркомер КФТ - 1. //Светотехника. 1991. №7. С. 1 -2.

15. Александрова И. Г., Барков А. В., Краснов С. К., Новаковский С.В. //Цифровой телевизионный колориметр.// Техника кино и телевидения. 1974. №1. С. 45 49. (КТЦ-5.048)

16. Кривошеев М. И., Кустарев А. К. Цветовые измерения. М. Энергоатомиздат. 1990, с. 20-21.

17. Information DISPLAY, Dec. 2002. Vol 18, №12; Okt. 2002. Vol 18, №10.Mi

18. Chroma Meters. Каталог фирмы Minolta Co., Ltd, 1994.19. Каталог фирмы LMT, 1998.

19. DIN 5033. Farbmessung. Teil 1-9. 1983.

20. CIE. Colorimetry. Publ. №15.2.2nd ed. (1986)

21. Сивухин Б.Д. Курс физики. M. «Наука», 1980.

22. Гуревич М. М. Фотометрия (теория, методы и приборы). 2 е издание, перераб. И доп. - JI. Энергоатомиздат, 1983 г.

23. Эпштейн М. И. Измерение оптического излучения в электронике. М. «Энергия», 1975 г.

24. Контроль физических факторов производственной среды, опасных для человека: Энциклопедия «Экометрия» из серии справочных изданий по экономическим и медицинским измерениям . М: ИПК Издательство стандартов. 2002.

25. Физические факторы эколого гигиеническая оценка и контроль. Том 1 (Руководство). М. «Медицина», 1999.

26. СниП 23.05 95. Строительные нормы и правила Российской Федерации.

27. ГОСТ 26148 84 Фотометрия, термины и определения, с. 8.29. ГОСТ 7601 78 Фотометрия

28. ГОСТ 8.023-2003 Государственная поверочная схема для средств измерений световых величин непрерывного и импульсного излучений.

29. Международный светотехнический словарь под ред. Д.Н.Лазарева. 1979

30. Савельев И.В. Курс общей физики. М.:Наука,1982.

31. Сапожников P.A. Теоретическая фотометрия. М.: Энергия 1977г.

32. Фриш С.Э., Тиморева A.B. Курс общей физики том 3. М.: Физматиздат 1961г. 608 стр.

33. Шашлов Б. А. Цвет и цветовоспроизведение. М. Книга, 1986г.

34. Черниловская Г. 3. Оптическая схема яркомера 2ЯКП, //ОМП. 1976, №6, с. 28 -30.

35. Справочная книга по светотехнике /Под. Ред. Ю. Б. Айзенберга. -М, :Энергоатомиздат, 1983.

36. Черниловская Г. 3. Приборы светотехнического контроля кинопроекционных установок, //Техника кино и телевидения, 1980, №6, с. 61 65.

37. Алексеев И. А, Преображенский И. А, Нельский Е. Л, Маркова Е. А. Оценка качества проекции при сертификации кино- и видеообслуживания, // партнеры и конкуренты. № 9. - 2001.

38. Рекомендации МКО №53, 1982 г.

39. Steck В. Photoconjunctivitis, CIE Journal. Vol. 5, №1. June 1986. P. 19-24.

40. Steck В. Photokeratitis, CIE Journal. Vol. 5, №1. June 1986. P. 24-2

41. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Женева. Всемирная организация здравоохранения. 1984. Вып. 14.

42. CIE "Referent UV Erythema Action Spectrum". Research Note in the CIE - Journal 6/1, 1987. №1. S 17-22.

43. Ультрафиолетовое излучение. Всемирная организация здравоохранения. Женева, 1995, с. 315.

44. Сарычев Г.С. Облучательные светотехнические установки. Энергоатомиздат. М. 1992. С. 50-59.

45. Лазарев Д.Н. «Светотехника», 1963, №9, стр 8 -13.

46. Anevsky S. I., Minaeva О. A. At al. VNIIOFI secondary-standard sources and detectors of vacuum-ultraviolet radiation // Metrología. 1995 / 96. V. 32. P. 597 600.

47. Мешков B.B. Основы светотехники. M.: «Энергия», 1979 г., 360 с.

48. Зайдель А.И.,. Островская Г.В. Островский 10.И. Техника и практика спектроскопии. Издательство «Наука». Главная редакция физико-математической литературы. Москва 1972.

49. Пейсахсон И.В. Оптика спектральных приборов. Ленинград «Машиностроение» Ленинградское отделение. 1975.

50. Погарев Г.В. Юстировка оптических приборов. Л., «Машиностроение», 1968.

51. Passeran G. Spectrographe a champ plan pourun domaine spectral etenau utilisant un reseau holographique concave. Пат. Франции 2334947, В.O.P.J, 1977, №27.

52. СНиП 23.05 96. «Естественное и искусственное освещение».

53. МУ 2.2.4.706-98/МУ ОТ РМ 01-98. Оценка освещения рабочих мест.

54. ГОСТ 17333 «Приборы фотоэлектронные. Методы измерения спектральной чувствительности фотокатодов.

55. Тарасов К. И. Спектральные приборы. «Машиностроение». Л. 1968.

56. Скоков И. В. Оптические спектральные приборы. «Машиностроение». М. 1984.

57. Каталог оптического стекла. «Машиностроение». М. 1967.

58. Лебедева В.В. Экспериментальная оптика. Издательство Московского университета. 1994.

59. Соболева Н. А, Меламид А. Е. Фотоэлектронные приборы. М. «Высшая школа». 1974.

60. Криксунов Л. 3. Справочник по основам инфракрасной техники. М.: Сов. Радио, 1978.

61. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970.

62. Дрожбин Ю. А., Дубовик И.А., Ежова Т.Н., Решетняк Г.А. Установка высшей точности для воспроизведения единиц координат цвета прозрачных материалов. //Измерительная техника. 1988. №11.

63. Вальская Л.Г., Жамова В.А., Кузьмин В. Н., Михайлов О.М. Обеспечение единства измерений приемников в области спектра 0,1 1,1 мкм. 9 -ая Всесоюзная конференция по ЗЛП и ФЭП, тезисы докладов. Г. Ленинград

64. Кузьмин В. Н., Михайлов О.М. Оперативное измерение спектральной чувствительности фотоприемников в ВУФ области спектра. Всесоюзный семинар «Приборы и методы ВУФ спектроскопии, диагностика плазмы. /ВУМА 82/ тезисы докладов, г. Таллин.

65. Кузьмин В. Н., Михайлов О.М. Некоторые особенности спектральной чувствительности многощелочных фотокатодов. У11 Всесоюзная конференция

66. Физика вакуумного ультрафиолета и его взаимодействие с веществом. /ВУФ-86/ тезисы докладов.

67. Кузьмин В. Н., Михайлов О. М. О возможности самокалибровки реальных физических приемников в УВИ области спектра. Фотометрия и ее метрологичекое обеспечение»: тезисы докладов Восьмой всесоюзной конференции М, 1990. С. 70

68. Кузьмин В. Н., Михайлов О.М., Шибаров Е. И. Устройство для измерения коэффициента отражения. Авторское свидетельство №1396009 от 15.01.1988 г. -Опубликован в Бюл. № 18 от 15. 05. 88.

69. Кузьмин В. Н., Прикупец Л.Б., Томский К.А. Современные приборы для измерения оптического излучения в растениеводстве. «Светотехника», 2000, №5, стр. 28-29.

70. Кузьмин В. Н., Томский К.А. Проблемы интегральных измерений в УФ-области спектра и пути их решения. 11 Научно-техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» тезисы докладов, г. Москва, 1997 г.

71. Кузьмин В. Н., Томский К.А. Приборы для измерения Уф излучения. 12 Научно-техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 1999 г.

72. Кузьмин В. Н., Михайлов О.М. Достоверность и надежность измерения излучения в области спектра 0,22-0,76 мкм. 13 Всероссийская научно-техническая конференция «Обеспечение единства измерений в фотометрии и радиометрии оптического излучения».

73. Кузьмин В. Н., Михайлов О.М. Некоторые особенности спектральной чувствительности многощелочных фотокатодов. 7-я всесоюзная конференция по физике вакуумного ультрафиолетового излучения и взаимодействия излучения с веществом. г.Рига, 1986 г. с. 221 (236)

74. Кузьмин В. H., Михайлов О.M. Устройство для быстрого измерения спектральной чувствительности фотоприемников. 13 Всесоюзный семинар «Импульсная фотометрия», г. Ленинград, тезисы докладов 1990 г. с 58-59.

75. Воронков Г. Л. Ослабители оптического излучения. Л., Машиностроение. Ленинградское отделение, 1980.

76. Кузьмин В. Н., Михайлов О.М. О возможности самокалибровки реальных физических приемников в УВИ области спектра. Восьмая всесоюзная конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 1990 г, с. 70.

77. Вальская Л.Г., Жамова В.А., Кузьмин В. Н., Михайлов О.М. Метрика ЭЛП и ФЭП в ВУФ области спектра. Материалы конференций. Сер. 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы, в.6(181), ч.1, 1982, с.26-29.

78. Кузьмин В. Н., Томский К.А. Пути решения проблемы УФ-излучения при облучении овощей ив условиях закрытого грунта. Международная конференция «Управление продукционным процессом растений в регулируемых условиях». С-Пб, 1996 г.

79. Барбар Ю.А., Кузьмин В. Н., Томский К.А. STABITE DES MATERIAUX SOUS L*INLUENCE DE LA LUMIERE: NORMES, APPAREILS DE CONTROLE. АЛ&СЫпие/Париж. 1998 г.

80. Кузьмин В. H., Ротманова И.Г. Регулирование потоков излучения в широкой области спектра. 11-я Научно-техническая конференция «Новые принципы формирования телевизионных изображений» 13-14 сентября 1990 г. ВНИИ «Электрон», тезисы докладов г. Ленинград.

81. Барбар Ю. А., Кузьмин В. Н., Томский К. А. Стратегия НТП «ТКА» в создании современных средств измерения оптического излучения. Тезисы докладов «5 й Международной светотехнической конференции». С - Пб. 2003. С. 87.

82. Кузьмин В. Н., Томский К. А. Приборы для измерения светотехнических параметров дисплеев и рабочих мест. Журнал «Проблемы информатики». С-Пб, декабрь 1999.

83. Кузьмин В. Н., Томский К. А., Ершов В. С. Современные методы и средства измерения оптического излучения при кинопоказе. «Кинофототехника, научнотехнические достижения и передовой опыт», информационный выпуск, выпуск 1 -2,М, 2002. С.40-42.

84. Кузьмин В. Н., Михайлов О.М., Томский К.А. WAYS OF PERFECTION OF METHODS FOR MEASUREMENT OF ULTRA-VIOLET RADIATION. Сборник трудов. Конгресс «Ultraviolet Technologies IUVA». Вена-Австрия, 2003. - c.84.

85. Денисюк A. И., Кузьмин В. H., Томский К. A. Измерение цветовых характеристик источников излучения. Тезисы докладов «5 й Международной светотехнической конференции». С - Пб. 2003. С. 77-78.

86. Кузьмин В. Н., Томский К. А. Новый российский кинопроекционный яркомер. Тезисы докладов 5 Международной светотехнической конференции. С Пб, 2003. С. 192-193.

87. Кузьмин В. Н., Томский К. А. Измерение пульсации источников излучения. Тезисы докладов «5 й Международной светотехнической конференции», С -Пб. 2003. С. 193-193.

88. Кузьмин В. Н., Томский К.А. Исследование воздействия ультрафиолетового излучения на экспонаты, новые средства измерения параметров микроклимата. «Теория и практика сохранения памятников культуры», сборник научных трудов, вып. 21. С-Пб, 2003. С 70 71.

89. Кузьмин В. Н., Томский К.А. Фотометрические приборы в кинопроцессе и их метрологическое обеспечение. Проблемы развития техники и технологии кино и телевидения. Сборник научных трудов. Выпуск 16. Санкт Петербург 2003 г. с 49-53.

90. Кузьмин В. Н., Томский К.А., Троицкий A.C. Измерение пульсаций источников излучения. Журнал «Светотехника», 2004, №1, с. 32 33.

91. Кузьмин В. Н. Томский К.А. Рабочие средства измерения УФ излучения. Тезисы заказных докладов. «Применение ультрафиолетового излучения в фотобиологических процессах и установках», семинар выставка, лом света, Москва, 3 марта 2004 г, с 35 - 38.

92. Кузьмин В. Н., Николаев С.Е., Сафронов C.B., Томский К.А., Троицкий A.C. Измерение коэффициента пульсации освещенности. XIV научно конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2004 г, с. 55 - 57.

93. Кузьмин В. Н. Оценка пространственной характеристики ФПУ приборов. XIV научно конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2004 г, с. 63 - 64.

94. ЮЗ.Денисюк А.И., Кузьмин В. Н., Томский К.А. Новые разработки Уф радиометров НТП «ТКА». XIV научно конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2004 г, с. 60 - 62.

95. Ю4.Денисюк А.И., Кузьмин В. Н. Томский К.А. Измерение цветовых характеристик источников излучения. XIV научно конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2004 г, с. 58 - 59.

96. Кузьмин В. Н. Разработка и исследование приборов для измерения световых параметров источников оптического излучения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук -СПб: ИТМО, 2003 г. -28 с.

97. Denisyuk A. I., Kuzmin V. N., Tomsky К. A. Measuring of color characteristics of light sources. LIGHT & ENGINEERING. Vol. 12. No. 1. pp. 70-73, 2004. Moskow.

98. Kuzmin V. N., Tomsky K. A., Troitsky A. C. Measurement of flicker produced by light sources. LIGHT & ENGINEERING. Vol. 12. No. 1. pp. 67 69,2004. Moskow.

99. Ю.Анохин Ю. А., Кузьмин В. H. Методы и технические средства измерения фотометрических характеристик источников света и осветительных приборов. «Библиотека специалиста «Энергетика и промышленность России» №1 (1). Март 2004 г. с 39. С Пб.

100. Ш.Барбар Ю. А., Кузьмин В. Н., Томский К. А. Рекомендации по применению измерителей оптического излучения (приборная серия «ТКА»), «Библиотека специалиста «Энергетика и промышленность России» №1 (1). Март 2004 г. с 69 -73. С-Пб.

101. З.Барбар Ю.А., Кузьмин В. Н., Томский К.А. Производство и сертификация средств измерения. Журнал ИННОВАЦИЯ, 7(64), сентябрь, 2003, с. 91 92.

102. Денисюк А. И, Томский К.А. Измерение цветовых характеристик источников излучения. Журнал «Светотехника», М, №3, 2004 г, с. 16 17.

103. Денисюк А. И, Кузьмин В. Н., Томский К.А. Ишанин Г. Г. Принципы построения новых колориметров интегрального типа. Известия вузов, приборостроение, 2004, т 47, №6, с 47 50.

104. Пб.Юстова E.H. Вопросы измерения и стандартизации цвета. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук. -Ленинград: Государственный оптический институт имени С.И. Вавилова, 1975.

105. Денисюк А. И, Кузьмин В. Н., Томский К.А. Троицкий А. С. Приборное и методическое обеспечение курса «светотехника» (фотометрия). Конференция «Оптика и образование 2004», 21-22 октября 2004 г. Санкт - Петербург. Сборник трудов.

106. Кузьмин В. Н., Томский К. А. Рабочие средства измерения УФ излучения. Журнал «Светотехника», М. № 6 2004 г. с. 40 42.

107. Измерение цветовых характеристик источников оптического излучения. XV научно конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», тезисы докладов г. Москва, 2005 г, с. 64-65.

108. Кузьмин В. H., Томский К.А. Измерение цветовых и эффективных величин интегральным и спектрофотометрическим методом. Журнал «Светотехника», М. № 6 2006 г. с. 43-46.

109. Кузьмин В. Н., Николаев С. Е., Томский К.А., Троицкий A.C. Приборы для измерения цветовых характеристик источников оптического излучения. Тезисы докладов «Шестая международная светотехническая конференция», Калининград, Светлогорск, 2006 г. с. 66.

110. Кузьмин В. Н., Томский К.А. Методическое и аппаратное обеспечение преподавания фотометрии (СП «Светотехника»), Тезисы докладов «Шестая международная светотехническая конференция», Калининград, Светлогорск, 2006 г. с. 164.

111. Кузьмин В. Н. Измерение спектральных и спектрозональных характеристик источников оптического излучения. Известия вузов, приборостроение, 2006, №8.

112. Денисюк А.И., Кузьмин В. Н., Николаев С.Е., Сафронов C.B., Томский К.А., Троицкий A.C. Денситометр для измерения оптической плотности киноматериалов. Журнал «Измерительная техника». №7,2006, с.39-41.

113. ГОСТ 9160-91. Материалы фотографические на прозрачной подложке. Метод общесенситометрического испытания многослойных цветофотографических материалов.

114. Кузьмин В.Н., Томский К.А. Прибор комбинированный для измерения оптического излучения (люксметр/УФ-радиометр) ТКА-01/3. Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №2715 от 23.04.97

115. Кузьмин В.Н., Томский К. А. Фотометр (люксметр/яркомер) ТКА-04/3. Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №3109 от 29.12.97.

116. Кузьмин В.Н., Томский К.А. УФ-радиометр ТКА-АВС. Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №8083 от 01.06.00.

117. Кузьмин В.Н., Томский К.А. Люксметр ТКА-Люкс. Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №8429 от 02.08.00

118. Барбар Ю.А., Кузьмин В.Н., Томский К.А. Прибор комбинированный для измерения видимого и УФ-излучения и параметров микроклимата ТКА-ПК. Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №13872 от 27.01.03

119. Кузьмин В.H., Томский К.А. Люксметр-пульсметр ТКА-ПУЛЬС. Описание типа. Госреестр средств измерений РФ №25870 от 20.11.03

120. Кузьмин В.Н., Троицкий A.C., Томский К.А. Научное, методическое и приборное обеспечение курса «Светотехника» (для технических ВУЗов). НИОКР. Заказчик Фонд СРМФП. Рег.№ 13989. - 2003.

121. ГОСТ 26148-84 Фотометрия, термины и определения с. 3,5,12,13,14.

122. Ишанин Г.Г. Источники и приемники оптического излучения. Л.Изд. ЛИТМ0.1986 г.

123. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Радаткан B.C., Потемин А.Э. Теория и расчет элементов приборов. С.-Пб.: «Политехника», 1993 г., 318 с.

124. ИО.Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Челибанов В.П. Приёмники излучения. СПб, Папирус, 2003.

125. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Андреев А.Л., Польщиков Г.В. Источники и приёмники излучения. Санкт-Петербург «Политехника». 1991.

126. Козлов М.Г. Метрология и стандартизация М. Мир книги. 2002г.

127. Лагутин В.И., Никитина Н.М. Оценка погрешностей определения цветовых характеристик стандартных, отражающих образцов цвета по спектрофотометрическим данным. //Измерительная техника. 1988. №4.

128. Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии, учебное пособие для вузов. Изд.стандартов. 1975 г. 1- 336 с.

129. А. ван дер Зил. Шумы при измерениях. ( пер.с англ.) издательство "Мир" .,Москва 1979 г.

130. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. 2-е издание, перераб. И доп. - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1988.

131. Роберт Дж.Киес, Пауль В.Крузе и др. Фотоприемники видимого и ИК диапазонов.( пер. с англ.) — М. Ж. радио и связь,1985. — 328с., ил.

132. Ott Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах. ( Пер. с англ. ), М„ Мир , 1979 г., с.317 — 321.

133. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М., "Высшая школа",1967 г.

134. Левин М.Л., Рытов С.М. Теория равновесных тепловых флуктуаций в электродинамике. М., "Наука", 1967 г.

135. Основы оптико электронных измерений в фотонике: Учебное пособие./ Иванов B.C., Золотаревский Ю.М., Котюк А.Ф. и др.; под. редакцией Котюка А.Ф. - М.: Логос, 2004.1. ПрИТГОЖРНИР

136. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ ( ГОССТАНДАРТ РОССИИ)оо утверждении типа средств измерений

137. PATTERN APPROVAL CERTIFICATE OF MEASURING INSTRUMENTS9Ш.1. RU.C.37.003.A

138. Действителен до '.-0-1 •"••мая-•••2005.г.

139. Описание типа средства из^^етчЙЯф^

140. Заместитель Прессе, Госстандарта Росли

141. Заместитель Председателя Госстандарта Россииприложении к настоящему сертификату.1. В.Н.Крутиков1. Продлен доti V1. UHMHM«™800831881. СОГЛАСОВАНО

142. Заместитель директора ВНИИОФИо:'-Ч Н.П.Муравская7" 2000 г.

143. УФ Радиометры "ТКА- ABC" Внесены в Государственный реестр средств измерений ^ ^ Регистрационный № ^ ~ 00 Взамен №

144. Выпускаются в соответствии с техническими условиями ТУ 4437-004-16796024 -99.

145. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

146. Приборы могут применяться в различных областях народного хозяйства.

147. Число спектральных диапазонов приборов может быть уменьшено по требованию заказчиков.21. ОПИСАНИЕ

148. Принцип работы прибора заключается в преобразовании фотоприемным устройством потока ультрафиолетового излучения в электрический сигнал с последующей цифровой индикацией значений энергетической освещенности (в мВт/м2).

149. ЗНАК УТВЕРЖДЕНИЯ ТИПА Знак утверждения типа наносится на блок обработки сигналов методом офсетной печати и на титульный лист паспорта и руководства по эксплуатации типографским способом.1. КОМПЛЕКТНОСТЬ

150. В комплект поставки входят:- УФ Радиометр "ТКА-АВС" ЮСУК 2.859.004.1 шт.,- Элемент питания типа "Крона".1 шт.,- Руководство по эксплуатации ЮСУК. 2.859.004 РЭ.1 шт.,- Индивидуальная потребительская тара.1 шт.1. ПОВЕРКА

151. Поверка приборов осуществляется в соответствии с методикой поверки, согласованной ВНИИОФИ (входит в состав Руководства по эксплуатации ЮСУК 2.859.004 РЭ, раздел 9).

152. Для поверки используются УФ-Радиометры в ранге ОСИ ЭО и комплект контрольных источников УФ-излучения. Межповерочный интервал 1 год.

153. НОРМАТИВНЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ Технические условия ТУ 4437-004-16796024-991. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

154. УФ Радиометры "ТКА-АВС" соответствуют требованиям технических условий ТУ 4437-004-16796024-99.

155. Изготовитель: Научно-техническое Предприятие "ТКА", 193144, Санкт-Петербург, ул.Кирилловская д. 14

156. Заместитель Генерального директо1. В.Н.Кузьмин1. С.И.Аневский.