×
24.05.2019
219.017.5dda

Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области экспериментальной стендовой базы измерения характеристики отражения материалов - двунаправленной коэффициента яркости, необходимого при решении задач определения полей яркости инфракрасного излучения тел сложной формы. Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов содержит расположенные на поворотной платформе источник облучения и зеркальную оптическую систему облучения образца с обеспечением фокусировки потока, зеркальную оптическую систему сбора и фокусировки отраженного потока, черный экран с образцом и приемник излучения, источник облучения и приемник излучения с возможностью регулирования телесных углов соответственно облучающего и принимаемого потоков излучения. При этом черный экран с образцом установлен на поворотном оптическом столике, выполненном поворотным и закрепленным на одной оси с поворотной платформой источника облучения, средства измерений спектральных и спектрозональных величин размещены после системы сбора и фокусировки отраженного потока с установкой светоделителя в точке пересечения их взаимно перпендикулярных оптических осей. Технический результат - получение информации о спектральном и спектрозональном двунаправленном коэффициенте яркости материалов с любыми направленными отражательными свойствами на различных углах облучения и наблюдения. 2 ил.

Изобретение относится к области экспериментальной базы измерений характеристики отражения материалов - двунаправленного коэффициента яркости, который представляет собой отношение яркости исследуемого образца материала к яркости диффузного эталона при их одинаковом облучении источником инфракрасного (ИК) излучения при различных углах падения (ψ) и наблюдения (θ) (фиг. 1). Информация о коэффициенте яркости необходима при решении задач определения полей яркости эффективного излучения тел сложной формы при наличии внешних источников облучения.

Известно устройство для измерений двунаправленных отражательных характеристик материалов - гониофотометр (И.А. Непогодин, К.И. Мальчонок, Д.Т. Тиранов, В.А. Невзоров. Оптика и спектроскопия. 1966. Т. 20, вып. 4, С. 701-708). Облучение образца материала здесь осуществляется с использованием когерентного источника излучения, т.е. на одной длине волны. Недостатком устройства является невозможность получения спектральных и спектрозональных зависимостей отражательных характеристик.

Из известных устройств для измерения коэффициента яркости материалов в ИК-диапазоне длин волн наиболее близким по технической сути к предлагаемому и принятым за прототип является устройство для измерения коэффициента яркости (В.В. Витковский, А.Б. Корнилов и др. Оптический журнал. 2002 г. т. 70. №: 6 С. 27-32), которое включает источник облучения на поворотной платформе, оптические системы облучения образца и сбора отраженного излучения на основе сферических зеркал, образец с черным экраном, монохроматор и приемник излучения. Основным недостатком этого устройства является ограниченность применения, связанная с:

- возможностью измерений только при одном угле отражения,

- отсутствием возможности измерения спектрозональных коэффициентов яркости.

Задачей и техническим результатом изобретения является создание устройства для измерения коэффициента яркости материалов в инфракрасном диапазоне длин волн, позволяющего проводить измерения на различных углах не только облучения, но и наблюдения, с определением его спектральных и дополнительно спектрозональных характеристик.

Решение задачи и указанный технический результат достигаются тем, что в устройстве для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов, содержащем расположенные на поворотной платформе источник облучения и зеркальную оптическую систему облучения образца с обеспечением фокусировки потока, систему сбора и фокусировки отраженного потока, черный экран для размещения образца, монохроматор и приемник излучения, источник облучения и монохроматор выполнены с возможностью регулирования телесных углов, отличающееся тем, что черный экран установлен на поворотном оптическом столике, ось которого совпадает с осью поворотной платформы, дополнительно содержит спектрозональный приемник излучения и светоделитель, расположенные на выходе системы сбора и фокусировки отраженного потока, оптическая ось спектрозонального приемника излучения перпендикулярна оптической оси монохроматора, а светоделитель установлен в точке пересечения их оптических осей.

Устройство для измерения коэффициента яркости в инфракрасном диапазоне длин волн (Δλ=1-25 мкм) поясняется фиг. 1-2, на которых представлены:

на фиг. 1- схема падающего и отраженного потоков излучения при определении двунаправленного коэффициента яркости материалов;

на фиг. 2 - оптическая схема предлагаемого устройства;

Предлагаемое устройство (фиг. 2) содержит поворотную платформу 1, на которой установлены источник ИК облучения 2, зеркала 3, 5, 6 и диафрагма 4. Сферическое зеркало 3 служит для фокусировки потока на диафрагме 4, которая регулирует телесный угол облучателя. Сферическое зеркало 5 собирает излучение источника и формирует параллельный поток, падающий на плоское зеркало 6 и далее на образец 8, который установлен на поворотном оптическом столике 7 с черным экраном 9. Поворотная платформа 1 и оптический столик 7 поворачиваются независимо друг от друга вокруг общей вертикальной оси О, что позволяет устанавливать необходимые углы падения (ψ) и отражения потоков (θ). После отражения от образца 8 параллельный пучок через зеркальный конденсор 18, включающий плоские зеркала 10 и 12, а также сферическое зеркало 11, направляется на светоделитель 13. При этом сферическое зеркало 11 установлено так, что фокусирует поток и на входную щель 16 монохроматора 15, и на спектрозональный фотоприемник излучения 14. Разделение потоков, направляемых на монохроматор 15 и спектрозональный приемник излучения 14, осуществляют с использованием светоделителя 13. После монохроматора измеряемый поток излучения поступает на фотоприемное устройство спектрометра 17.

Обеспечение параллельности падающего на образец потока осуществляется за счет выбора геометрии расположения основных элементов оптической системы устройства при условии минимизации угла между направлением потока и основной оптической осью. Кроме того, наряду с решением проблемы параллельности потока рассматривалась проблема учета дифракции на малых отверстиях, решение которой осуществляется за счет регулирования диафрагмы 4 (Фиг.2).

Использование сферических зеркал 3 и 5 в оптической системе облучения образца и сферического зеркала 11 в оптической системе сбора отраженного излучения позволяет избежать хроматической аберрации линз, а сферической аберрацией при условиях, когда потоки близки к параксиальным, можно пренебречь. Это позволяет использовать для юстировки системы в инфракрасном диапазоне юстировку, выполняемую в видимом диапазоне. В то же время применение зеркал с алюминиевым покрытием с высоким коэффициентом отражения (ρ≥0,95) в ИК области не приведет к увеличению потерь по сравнению с линзами.

Черный экран 9, по размерам превышающий образец 8, необходим для поглощения облучаемого потока, не попавшего в контур образца. Поэтому его расположение за образцом позволяет осуществлять выбор размеров образца из условия непревышения ими поперечных сечений падающих и отраженных потоков при достаточности для формирования общепринятых оптических свойств материала. В этом случае исчезает необходимость подбора размеров образца по характеристикам приемника.

В рамках представленного устройства (фиг. 2) измерения осуществляются следующим образом. Поток излучения от источника 2 с помощью сферического зеркала 3 попадает на регулируемую по ширине диафрагму 4 и далее на сферическое зеркало 5. Сформированный зеркалом 5 параллельный поток направляется под углом падения на исследуемый образец 8, расположенный на оптическом столике 7 с черным экраном 9. Отраженный от образца под углом 0 поток через зеркало 10 собирается сферическим зеркалом 11 и направляется на зеркало 12, после которого разделенные светоделителем 13 два потока фокусируются: один на входном отверстии 16 монохроматора 15 для фотоприемного устройства спектрометра 17, а другой на спектрозональный фотоприемник 14.

Устройство обеспечивает измерение спектрального βλ(ψ,θ) и спектрозонального βΔλ(ψ,θ) коэффициента яркости в ИК-диапазоне длин волн при различных углах падения (ψ) и отражения (θ):

Высокая точность определения спектрозональных коэффициентов яркости по соотношению (2) обеспечивается при условии постоянства в рабочем диапазоне длин волн: спектрального коэффициента отражения образца материала, спектральной характеристики фотоприемника спектрозонального приемника излучения и суммарного спектрального коэффициента пропускания объектива и фильтров спектрозонального приемника излучения.

В предлагаемом устройстве регулировка телесных углов и осуществляется посредством изменения размеров диафрагмы 4 и входной щели 16 монохроматора 15.

Таким образом, создано устройство измерений коэффициента яркости в инфракрасном диапазоне длин волн, позволяющее обеспечить проведение измерений на различных углах не только облучения, но и наблюдения, с определением спектральных и дополнительно спектрозональных характеристик металлических, диэлектрических и композитных материалов с любыми направленными оптическими свойствами.

Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов, содержащее расположенные на поворотной платформе источник облучения и зеркальную оптическую систему облучения образца с обеспечением фокусировки потока, систему сбора и фокусировки отраженного потока, черный экран для размещения образца, монохроматор и приемник излучения, источник облучения и монохроматор выполнены с возможностью регулирования телесных углов, отличающееся тем, что черный экран с образцом установлен на поворотном оптическом столике, ось которого совпадает с осью поворотной платформы, дополнительно содержит спектрозональный приемник излучения и светоделитель, расположенные на выходе системы сбора и фокусировки отраженного потока, оптическая ось спектрозонального приемника излучения перпендикулярна оптической оси монохроматора, а светоделитель установлен в точке пересечения их оптических осей.
Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов
Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 255.
10.02.2013
№216.012.2454

Способ адаптации рабочей части аэродинамической трубы для получения безындукционного обтекания моделей летательных аппаратов и устройство для его осуществления

Заявленная группа изобретений относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использована при проведении испытаний в трансзвуковых аэродинамических трубах. Предложен новый способ адаптации рабочей части аэродинамической трубы, содержащий новую технологию получения на границах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474802
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.03.2013
№216.012.302a

Измерительное устройство

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения неэлектрических величин при помощи тензометрических мостовых датчиков с инструментальными усилителями, запитанных постоянным током. Техническим результатом изобретения является повышение точности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477865
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.05.2013
№216.012.3cfa

Способ фрезерования на станках с чпу моделей лопаток роторов газотурбинных двигателей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиадвигателестроении при обработке профиля пера рабочих лопаток газотурбинных двигателей, в частности аэродинамических моделей лопаток роторов газотурбинных двигателей, имеющих малую толщину и осевые габариты 200-300 мм. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481177
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.4044

Система управления самолётом

Изобретение относится к области систем управления летательными аппаратами. Предлагаемая система улучшает характеристики продольного движения за счет введения блока оценки продольной устойчивости самолета и компенсации ее изменения по режимам полета. Ликвидируются характерные для интегральных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482022
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.41f7

Способ создания потока газа в гиперзвуковой вакуумной аэродинамической трубе и аэродинамическая труба

Изобретения относятся к области промышленной аэродинамики, в частности к гиперзвуковым аэродинамическим трубам (АДТ). Предложены способ создания потока и аэродинамическая труба (АДТ) непрерывного действия, охватывающая весь гиперзвуковой диапазон скоростей с числами Маха М≥5, причем для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482457
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.427e

Аэродинамический стенд для проведения фундаментальных исследований по генерации электроэнергии мгд-методами с использованием в качестве рабочего газа высокотемпературного водорода (h)

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно к созданию аварийных энергетических установок большой мощности, работающих на принципе магнитогазодинамического преобразования энергии. Заявленное устройство включает источник высокотемпературного газа, устройство подачи присадки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482592
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.07.2013
№216.012.53c7

Треугольное крыло для сверхзвуковых летательных аппаратов

Изобретение относится к области авиационной техники. Треугольное крыло имеет вершину и центральную хорду, расположенные в плоскости симметрии крыла, прямолинейные передние кромки, выходящие из вершины, и неплоскую срединную поверхность. Срединная поверхность выполнена из двух элементов, которые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487050
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.53c8

Предкрылок крыла самолета и способ его обтекания

Группа изобретений относится к области авиации. Предкрылок крыла самолета подвижно соединен с основным крылом и содержит аэродинамически обтекаемую поверхность, включающую заднюю нижнюю кромку. Часть задней нижней кромки предкрылка выполнена по форме гладкой волнистой линии либо волнистой линии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487051
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.57a0

Устройство для локального подвода энергии к потоку воздуха, обтекающего объект (варианты)

Изобретение относится к аэродинамике и к энергетическим установкам транспортных средств, в частности к устройствам для улучшения аэродинамического качества путем подвода энергии к их внешней поверхности. Устройство для локального подвода энергии к потоку воздуха, обтекающего объект, содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488040
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.57cb

Способ измерения негерметичности изделий

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для измерения негерметичности изделий, работающих под избыточным давлением. Техническим результатом является повышение точности измерения негерметичности изделия в разных условиях окружающей среды при неодинаковых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488083
Дата охранного документа: 20.07.2013
Показаны записи 1-1 из 1.
24.07.2018
№218.016.749d

Способ и устройство для измерения направленного коэффициента инфракрасного излучения материала

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа измерения направленного коэффициента инфракрасного излучения материала при различных температурах. Способ включает в себя размещение образца и эталонного излучателя в вакуумной термокамере, их нагрев, дискретный поворот и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002662053
Дата охранного документа: 23.07.2018
+ добавить свой РИД