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光电高温计是复现和传递国际温标高温区的重要基准和标准计量仪器。干涉滤光片是此类仪器中决定光谱特性的关键器件。其光谱特性的测量水平及稳定与否对温标复现有重要影响。该研究工作是我院首次对高温基标准领域应用的干涉滤光片进行较系统的专门实验研究。
本研究旨在对辐射测温基准、标准中应用的干涉滤光片光谱特性进行较系统的基础实验研究,以积累实验数据,改进测量方法,为进一步提高温标复现和传递水平提供实验依据。并配合高温技术改造项目和900nm亮温标准的建立及比对进行前期的实验准备。
本文介绍干涉滤光片的基础理论及其在国内外辐射测温基标准领域中的应用与光谱特性测量的研究现状。
选取辐射测温基准和标准光电高温计中常用的名义中心波长为660nm和900nm的带通干涉滤光片作为主要研究对象。根据现有的实验设备,选择适合的干涉滤光片光谱透过率测量方法,搭建干涉滤光片光谱透过率测量系统。测量并分析干涉滤光片光谱透过率实验重复性。分析计算干涉滤光片光谱透过率随环境温度变化以及光谱特性的长期稳定性。
重复性测量实验结果表明:(1).900nm干涉滤光片光谱透过率、中心波长以及有效波长的测量重复性优于660nm干涉滤光片。以此波长建立国际温标,在有效波长确定方面具有优势。(2).660nm干涉滤光片在截止区的光谱透过率测量重复性水平对确定有效波长的影响很大;而900nm干涉滤光片在透过率变化很大的区域,光谱透过率测量重复性水平对确定有效波长的影响大。可有针对性地改进实验方法,或采用滤光片组合提高截止区的截止深度,减小透过率测量水平对有效波长确定的影响。(3).目前的实验系统在透过率测量过程当中光学系统各部分发生相对位置的变化,且对测量结果有较大影响。
实验测定干涉滤光片中心波长温度系数:660nm干涉滤光片为0.025nm/℃,900nm干涉滤光片为0.032nm/℃。该结果与国外文献和厂商的数据相近。温标复现时若环境温度变化1℃,将对温标产生不能忽略的影响;应修正有效波长随环境温度的变化或控制干涉滤光片温度至0.1℃左右。
标准光电高温计有效波长及探测器输出计算值S的长期变化量相对于标准光电高温计的不确定度来说,数量较大,不能忽略。
根据上述结论,从两方面入手提出进一步改善光谱透过率测量水平应解决的问题和提高温标复现水平可采取的措施。