Вимірювання оптичних характеристик матеріалів

Підлягають вимірюванню коефіцієнти віддзеркалення і пропускання, на підставі яких можна визначити оптичну щільність, параметри кольоровості і інші характеристики матеріалів. Вимірювання коефіцієнтів віддзеркалення і пропускання повинне проводитися з високою точністю, тому точність вимірювань забезпечується використанням методів порівняння. Модуляція світлових потоків дозволяє зменшити систематичні похибки.

Для підсвічування матеріалу необхідне джерело світла. Ідеальних джерел білого світу (з рівномірною спектральною щільністю) не існує, тому в міжнародній практиці стандартизовано декілька джерел, які позначаються латинськими буквами А, В, С. Кожнез цих джерел світла характеризується колірною температурою, яка однозначно визначає спектральну щільність (колір) випромінювання. Колірна температура - це температура абсолютно чорного тіла, що має даний спектр випромінювання. Реальні джерела бувають з вольфраму або інших матеріалів, їх дійсна температура відрізняється від колірної.

Джерело А - це газова лампа розжарювання з колірною температурою =2856 К. Джерело В відповідно має =4800 К, а джерело С - =6500 К. Спектри джерел В і С формуються із спектру джерела А за допомогою світлофільтрів, наближаючи його до спектру білого кольору.

Умови освітлення і спостереження відбитого потоку у фотометрії нормуються. Зазвичай вони позначаються дробом: у чисельнику кут освітлення, в знаменнику - кут спостереження. (Наприклад: 45⁰/0. Вісь освітлюючого пучка складає кут 45±5° з нормаллю до поверхні зразка. Кут між напрямом спостереження і нормаллю не повинен перевищувати 10°, а кут розкриття як освітлюючого, так і спостережуваного пучків - не більш 5°. У разі 0/45° елементи освітлення і спостереження міняються місцями).

При використанні фотометричної кулі як дифузного джерела або приймача світла, можливі дві схеми освітлення і спостереження: дифф/0 і 0/дифф.

Структури фотометричних приладів розглянемо на прикладах вимірювання коефіцієнта пропускання.

Фотометри прямого перетворення. Світловий потік (рис.а) від джерела Д через зразок З поступає на фото-перетворювач (ФЕП), де перетвориться в напругу або струм, а останні підсилюються ЕП. Очевидно, що вихідний сигнал ФЕП залежить не тільки від , але і від значення потоку джерела, чутливості ФЕП, коефіцієнта підсилення підсилювача. Особливо істотний вплив адитивних похибок типу дрейфу нуля ФЕП і ЕП. Для їх зменшення ефективний перехід до змінного сигналу за допомогою модуляції. За допомогою дискового переривника-модулятора М (рис.б) формується змінний світловий потік і далі змінний сигнал. Амплітуда сигналу не містить похибок дрейфу нуля ФЕП і підсилювача.

Виключити нестабільність параметрів джерела і ФЕП дозволяє реалізація варіантів методу порівняння: диференціального , компенсаційного і заміщення. Всі три схеми двоканальні. У диференціальній схемі виключається похибка нестабільності джерела за рахунок введення опорного каналу, але виявляється відмінність характеристик ФЕП, оскільки світлові потоки на них істотно відрізняються. Зменшити вплив останнього чинника вдається в компенсаційній схемі, де за допомогою еталонного послаблювача (клину) потоки на обох ФЕП зрівнюються. Ще зменшити вплив відмінностей характеристик фотоперетворювачів вдається в схемі заміщення. У ній після зрівнювання потоків зразок З заміщається еталонним послаблювачем. Оцінка послаблення потоку зразком проводиться по еталонному послаблювачу за допомогою одного ФЕП, тим самим виключаються похибки опорного каналу.

Як еталонні послаблювачі світлових потоків використовуються оптичні клини або діафрагми, градуйовані в одиницях оптичної щільності або у відсотках послаблення, відповідно.

Дискримінатори Д служать для порівняння світлових потоків опорного і вимірювального каналів. Залежно від виду ФЕП (фоторезистори, фотоелементи, фотодіоди) схеми дискримінаторів різні. При використанні фоторезисторів і фотоелементів широко застосовуються мости постійного струму, в інших випадках - диференціальні підсилювачі.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Вимірювання характеристик джерел світла	\|	Фотометри

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.