申请/专利权人：西安应用光学研究所

申请日：2021-12-24

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN114279562B

主分类号：G01J1/56

分类号：G01J1/56;G01J5/53

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2022.04.22#实质审查的生效;2022.04.05#公开

摘要：本发明属于光学计量测试领域，公开了一种变温条件下黑体腔吸收系数的定标方法，该方法利用高稳定辐射源结合稳功率仪产生均匀的单色辐射，并被待测黑体腔接收，通过在布儒斯特窗口前加入倒装的光电探测器，对反射光束强度进行标定，从而实现黑体腔吸收系数的全温度段定标。本发明方法针对当前温度波动导致黑体腔吸收系数漂移的检定难题，创新性引入变温腔‑探测器一体测试手段，实现了对变温环境下腔体全波段吸收系数的测量，具有体积小、定标准确度高，应用前景广的特点。

主权项：1.一种变温黑体腔吸收系数的定标方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：调制得到稳定的单色辐射激光；第二步：利用积分球法标定黑体腔在室温下的变波长反射系数；第三步：调节布儒斯特角入射；第四步：测试黑体腔变温吸收率；所述第一步中，利用激光稳功率系统中的电光调制晶体调制得到所需的稳定性优于千分之一的单色辐射激光；所述第一步中，激光稳功率系统包括由电光调制晶体、成像系统、楔形分束镜2-3、第一监视探测器、伺服放大系统2-4组成的稳功率仪，伺服放大系统2-4连接电光调制晶体和楔形分束镜2-3；辐射源发出的激光依次经电光调制晶体、成像系统至楔形分束镜2-3，至少90％的透射光即为所需的单色辐射激光，反射光进入第一监视探测器，得到的电压作为反馈进入伺服放大系统2-4，作为电光调制晶体的调制信号；所述第一步中，辐射源与电光调制晶体之间依次还布置有第一可变光阑和第一偏振片；电光调制晶体的出光侧还布置有Glan-Thompson偏振片2-1；成像系统位于Glan-Thompson偏振片2-1后侧，包括由前至后同轴布置的显微物镜、精密针孔光阑2-2、准直物镜；准直物镜与楔形分束镜2-3之间还布置有第二可变光阑；所述第一步中，激光稳功率系统的调制过程如下：打开辐射源电源并将其功率设定在规定值；调节激光稳功率系统的准直性，使得激光依次经过第一偏振片、电光调制晶体与Glan-Thompson偏振片2-1，得到空间稳定、准直的o光；激光再经显微物镜聚焦到精密针孔光阑2-2上，通过调节精密针孔光阑的成像参数，激光通过针孔产生同心环光斑，经准直物镜准直后，利用第二可变光阑滤除高阶衍射信号，形成一个直径3mm的艾里斑；再调节楔形分束器2-3，将不超过10％的激光分配给第一监视探测器，得到的电压作为反馈进入伺服放大系统2-4，作为电光调制晶体的调制信号；准直辐射中心高度经过调节，与绝对辐射黑体腔高度一致；所述第二步中，标定变波长反射系数的过程为：经过稳定的单色辐射激光入射积分球，入射光路中放置分束镜与第二监视探测器3-4，积分球3-5上与入射光成90°角的位置上放置积分球探测器3-3，在积分球3-5出口分别放置黑体腔3-1与已知反射率的标准反射板3-2，捕获第二监视探测器3-4和积分球探测器3-3的电压信号，计算得到变波长反射系数；所述第二步中，积分球3-5开口总面积小于球内部反射面积的10％，积分球3-5内壁上均匀喷涂聚四氟乙烯粉末，喷涂聚四氟乙烯粉末的厚度为2.5mm；黑体腔3-1选用内壁镀碳纳米管的斜底黑体腔，底面与腔壁夹角为60度，或者选用锥形黑体腔；所述第二步中，标准反射板3-2介入前后分别接收黑体腔3-1和标准反射板3-2的反射光信号，标准反射板3-2反射率已知，通过计算得到变波长反射系数： 上式中，ρRTλ为变波长反射系数，ρSλ为标准反射板3-2反射率，VC为黑体腔放置在积分球出口时积分球探测器的电信号输出，VS为标准反射板3-2放置在积分球出口时积分球探测器的输出电信号，V'C为黑体腔放置在积分球出口时监视探测器的输出电信号，VS'为标准反射板3-2放置在积分球出口时监视探测器的输出电信号；所述第三步中，调节布儒斯特角入射的过程为：单色辐射激光照射在布儒斯特窗口4-1上，透射光进入布置在低温辐射计4-4中的黑体腔，反射光由反射光探测器4-3接收，调试时通过偏转窗口角度，将反射光探测器4-3电压调至最低，确保布儒斯特角入射，反射信号经由布儒斯特窗口，在倒装监视探测器4-2上得到测量，倒装光电探测器4-2围绕光轴成对串联排布；所述第四步中，测试黑体腔变温吸收率的过程为：I利用多通道源表测试室温下倒装探测器电压和值，记为VR；II调节黑体腔温度到T0，此时倒装探测器电压和值记为III根据公式2计算得到T0温度下黑体腔的反射系数： 由此，黑体腔在温度T0时的变波长吸收率为1-ρT0λ。

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