光辐射计量测试的新进展

    0　引言

    国防科工委光学计量一级站自1986年成立以来,已经建立了光谱光度色度、红外辐射、激光参数、光学材料参数、成像光学和微光夜视等6个专业计量实验室,建立了发光强度、光照度、光亮度、总光通量、弱光度、紫外到近红外光谱透射比、漫反射比、色度、50°C~1000°C中温黑体辐射、激光小功率、激光能量、光纤几何参数、光纤光谱衰减、平面平晶、可见光光学系统MTF和眼镜片顶焦度等16项计量标准,建立了40多台精密测试仪器,在国防及民用部门发挥了重要作用。

    本文主要介绍我站在光辐射计量方面的标准情况,包括金属凝固点定点黑体,低温辐射计及光度、光谱光度和红外辐射标准装置,有关我站其他方面的标准已在其它文中介绍[1],[2],[3]。

    1　光辐射最高标准

    光辐射计量是光学计量的核心,其波段包括紫外、可见到红外,它涉及两方面内容,一是对辐射源辐射特性计量,二是对光辐射探测系统计量,针对以上两方面内容,我站建立了辐射源最高标准———金属凝固点黑体和辐射探测器最高标准———低温辐射计,以此为溯源基础,分别建立辐射度量标准装置。

    下面我们首先介绍最高标准,然后分别介绍各辐射度量标准装置。

    1·1　金属凝固点定黑体

    作为红外辐射源最高标准,我们建立了镓、锡、锌等三个定点黑体。

    1·1·1　镓点黑体

    工作温度:29·7646℃”

    温度复现性:2×10-4℃;

    有效发射率:≥0·9999。

    1·1·2　锡点黑体

    凝固点温度:231·928℃(ITS-90温标):

    最小冷却时间:30分钟;

    最小熔化时间:60分钟;

    有效发射率:0·9999±0·0001;

    最小凝固点持续时间:40分钟;

    辐射校准不确定度:0·08%。

    1·1·3　锌点黑体

    凝固点温度:419·527℃(ITS-90温标);

    最小冷却时间:20分钟;

    最小熔化时间:60分钟;

    有效发射率:0·9999±0·0001;

    最小凝固点持续时间:45分钟;

    辐射校准不确定度:0·06%。

    1·2　低温辐射计

    我们采用英国NPL研制的机械制冷型低温辐射计,其基本工作原理和一般电替代辐射计一样,仍然是利用辐射加热和电加热的等效性来测量辐射功率,其优点在于光电等效的替代工作在低温下完成,消除了室温下物质热性能的限制。图1为低温辐射计电替代原理图。

    如图1所示,被测辐射功率Po入射到辐射计接收面的吸收涂层后,产生温升,温度传感器会记录下这个温升,然后关闭快门,改用电加热使接收器产生同样大小的温升测出加热丝两端的电压和电流,求出电功率,将此值作光电不等效的修正后,就获得被测的辐射功率。