Введение к работе
Актуальность работы. С конца 70-ых годов параллельно с разработкой силовых лазеров формировался класс оптико-электронных приборов для измерения отраженного и рассеянного лазерного излучения (ЛИ). Конструктивно они имеют общие четры с радиометрами для измерения энергетической и спектральной яркости: светосильная оптика, элементы спектральной селекции, чувствительные приемники. Но использовать традиционные методы для их энергетической калибровки оказалось сложно из-за особенностей ЛИ.
В это же время активно развивалась лазерная фотометрия. Были созданы доступные Средства измерения мощности и энергии лазерного излучения. Оки имеют малые размеры приемной апертуры и более высокие уровни регистрируемого излучения, чем рассматриваемая аппаратура. Система метрологического обеспечения в этой области ориентирована на измерение энергетических и пространственных характеристик прямого пучка, а такие традиционные для классической фотометрии характеристики, как облученность, энергети-" ческие яркость и экспозиция в ней должного отражения не нашли.
Постановка работа обусловлена необходимостью объективного подхода к задаче дистанционного измерения энергетических характеристик слабых потоков ЛИ, а также потребностью создания методических основ и оборудования для метрологического обеспечения используемых приборов.
Цель работы состояла в исследовании взаимодействия диффуз-но-отраженного и рассеянного ЛИ с фотометрической аппаратурой и разработке принципов ее энергетической калибровки. Для ее достижения были сформулированы и решались следующие-частные задачи:
-
Изучение особенностей работы опт.іческой. схемы и ее элементов при освещении прямым и рассеянным ЛИ.
-
Выбор метрологических- характеристик приборов, позволяющих адекватно интерпретировать результаты измерений.
-
Разработка и опробование вариантов энергетической калибровки с использованием коллимированного пучка ЛИ."
-
Анализ и минимизация составляющих погрешности энергетической казибровки с помощью лазерных источников.
Методы,исследования. При работе использовалось математичес-
кое и фивическое моделирование элементов аппаратуры, были собраны макеты, позволяющие однозначно выявить искомые эффекты.
Для экспериментальных исследований приборов и моделей бьш разработаны автоматизированные устройства лля записи трехмерные и угловых зависимостей, а также программы управления ими с помощью комплекса СМ1803.03.
Обработка и представление результатов производились с привлечением численных методов на ПЭВМ.
На защиту выносятся:
-
Обоснование применимости для описания поля рассеянного Ш системы энергетических параметров некогерентной фотометрии и использования в качестве нормируемых метрологических показателей аппаратуры характеристик преобразования по облученности и энергетической экспозиции.
-
Разработка и практическое использование схем энергетической калибровки с помощью коллимированного пучка прямого и рассеянного ЛИ, а также метода калибровки с применением малоразмерного пучка.
-
Развитие аппарата обобщенных характеристик применительно к нормированию площади входного зрачка и телесного углг поля зрения фотометрической аппаратуры, оптимизация иг его основе ряда стандартных измерительных процедур.
-
Факт существенного влияния интерференции в защитных окнах приемников ИК диапазона и других гоюскопараллельньш элементах на равномерность зонной чувствительности пс входной апертуре и угловой зависимости чувствительности приемников излучения, а также вариаций сигнала при малой спектральной перестройке лазеров.
-
Экспериментальная оценка поляризационной чувствительности спектрораднометра "Луч-1" и ее влияния на точность измерения рассеянного. ЛИ.
-
Способы снижения дополнительных погрешностей калибровки и предложения по обеспечению точности и достоверности выполнения натурных намерений.
Научная новизна состоит в том, что впервые предложены и экспериментально опробованы разные варианты формирования колли-мировакнего пучка ЛИ с известными энергетическими параметрами.
На практике обнаружена существенная неравномерность чувствительности по входному зрачку при осеєщєнии когерентным излучением и выявлены причины ее возникновения.
На основе изучения характера дрейфа мощности лазеров и динамических свойств средств измерений предложено два новых способа подавления динамической погрешности многоканальных измерений.
Практическая ценность состоит в том, что с использованием предложенных схем проходили метрологическую аттестацию и поверху опытные и серийные приборы "Луч-1" (ГОИ), "Индикатор" (НПО "Actj рофизика") и ИФ-301 (ПО ЗОМЗ).
Результаты исследований поляризационной чувствительности, усредняющего действия и интерференционных эффектов использовались при разработке новых приборов, в том числе ИФ-300 и КФ-301.
Были оформлены и внедрены три изобретения: способ калибровки лазерных радиометров; способ определения коэффициента преобразования измерителей средней мощности лазерного излучения; спо-» соб фотометрических измерений.
Методологическая часть использовалась при натурных исследо-ваниях на оптической трассе VMM ОЭП и на других предприятиях.
Апробация работы. Результаты работы в разные годы докладывались на конференциях "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение", . "Теоретическая и прикладная оптика", семинаре "Импульсная фотометрия" и "Всесоюзном симпозиуме по лазерному и акустическому зондированию атмосферы".
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. В начале каждого раз--дела приводится краткий анализ литературы. Объем работы составляет 158 машинописных страниц и включает 34 рисунка, 7 таблиц и список литературы, содержащий 85 наименов-ший.
