Направленный синтез унифицированного ряда эталонов единицы средней мощности лазерного излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.15, кандидат технических наук Москалюк, Сергей Александрович

• Москалюк, Сергей Александрович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Москалюк, Сергей Александрович

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Направленный синтез унифицированного ряда эталонов единицы средней мощности лазерного излучения»

Цель и основные задачи диссертации. 8

Научная новизна работы. 9

Практическая значимость работы. 10

Практическая реализация результатов работы. 10

Апробация работы, публикации. 10

Структура и объем работы. 11

Основные положения, выносимые на защиту. 11

Заключение диссертации по теме «Метрология и метрологическое обеспечение», Москалюк, Сергей Александрович

4.6 Выводы к главе 4.

1) На основе направленного синтеза унифицированных звеньев эталонной системы модифицируется ГПЭ СМ. Разработан и создан РЭСМ, со следующими характеристиками:

Значения суммарной погрешности Б^эсм не превышают:

- 0,9 % - в диапазоне (10'1 -4,0) Вт;

- 2,8 % - в диапазоне (10"3 -1 О*1) Вт.

Значения погрешности передачи размера единицы средней мощности sei.рэсм не превышают:

- 0,5 % - в диапазоне (10'1 -1,0) Вт;

- 2,0 % - в диапазоне (Ю^-НО"1) Вт.

2) Программное обеспечение разработано в расчете на пользователя, не обладающего знаниями в области программирования, но имеющего навыки в работе с клавиатурой ПЭВМ.

3) Работа оператора РЭСМ сводится к установке поверяемого средства в эталон и управлению котировочным лазером, который необходим для правильной установки СИСМ. В дальнейшем, пользователь только оперирует управляющей программой, которая работает в автоматическом режиме. Таким образом, разработанное алгоритмическое и программное обеспечения РЭСМ позволяет свести к минимуму действия оператора и, благодаря удобному интерфейсу, облегчить взаимодействие оператора с эталонной системой.

4) Программа экспериментального исследования позволяет путем математического моделирования исследовать поведение эталонной системы при воспроизведении единицы средней мощности и передаче ее размера.

125

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения диссертационной работы были получены следующие результаты:

1. На основе предложенного в диссертации направленного синтеза унифицированного ряда эталонов единиц средней мощности лазерного излучения при заданных точностных характеристиках системы осуществлен выбор метрологических параметров структурных звеньев эталона.

2. Установлено, что наибольшее влияние на результаты измерений оказывают скачки мощности, возникающие в моменты времени, непосредственно предшествующие процессу измерений.

3. Установлено, что при заданной точности измерений минимально допустимая частота флуктуаций сигнала линейно зависит от постоянной времени измерительного преобразователя.

4. Разработан новый метод использования малоинерционного теплового приемника - "свидетеля" с постоянной времени, в десять раз меньшей, чем у ЭПИП, по показаниям которого оказалось возможным восстанавливать зависимость мощности лазерного излучения от времени и тем самым выявлять нестабильности мощности.

5. Установлено, что учет статистического характера проявления нестабильностей, а именно: скачков с максимально допустимой амплитудой ~ 4% и флуктуаций с амплитудой ~ 1%, приводит к отклонению математического ожидания от истинного значения на 0,05% при СКО 0,35%, что на порядок меньше максимально возможных проявлений нестабильностей в отдельных измерениях.

6. Корректировка показаний эталона по сигналам приемника -"свидетеля" на порядок уменьшает эти значения и приводит к следующим результатам: для отклонения математического ожидания ~ 0,005%, СКО ~ 0,05%. Систематическая погрешность алгоритма корректировки составляет -0,01%.

7. В настоящее время на основе направленного синтеза унифицированных звеньев эталонной системы модифицируется ГПЭ СМ.

8. На основе направленного синтеза разработан и создан РЭСМ со следующими характеристиками:

Значения суммарной погрешности Sjj>3CK4 не превышают:

- 0,9 % - в диапазоне (10"1 +1,0) Вт;

- 2,8 % - в диапазоне (10"3 +10'1) Вт.

Значения погрешности передачи размера единицы средней мощности SelP3CM не превышают:

- 0,5 % - в диапазоне (10"1 +1,0) Вт; 2,0 % - в диапазоне (10'3 +1 О*1) Вт.

9. Разработанные алгоритмическое и программное обеспечения РЭСМ позволяют свести к минимуму действия оператора при проведении поверки средств измерений и, благодаря удобному интерфейсу, облегчить взаимодействие оператора с эталоном.

Основным итогом выполнения диссертационной работы явилось решение важной научно-технической задачи создания унифицированного ряда эталонов на основе направленного синтеза их структурных звеньев, имеющей существенное значение для системы обеспечения единства измерений энергетических единиц и для создания систем автоматического проектирования эталонов энергетических единиц лазерного излучения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Москалюк, Сергей Александрович, 2004 год

1. International Standard ISO 11554. Optics and optical instruments — Lasers and laser-related equipment Test methods for laser beam power, energy and temporal characteristics. First editions. 15.12.98.

2. ГОСТ 8.275-91 ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений средней мощности и энергии лазерного излучения в диапазоне длин волн 0,3 — 12,0 мкм. М.: Госстандарт, 5с, 1991 г.

3. Загорский Я.Т., Кауфман С.А., Козаченко М.Л., Котюк А.Ф., Либерман А.А., Степанов Б.М., Тихомиров С.В., Черноярский А.А., Яковлев В.А., Воспроизведение единицы средней мощности лазерного излучения. -"Измерительная техника", №11, с.28-30,1979 г.

4. Афанасьев Л.Ф., Быховская ЛН., Загорский Я.Т., Кауфман С.А., Лукашин В.А., Медик B.C., Рабочий эталон единицы средней мощности лазерного излучения. Измерительная техника, №2, с. 3335, 1981 г.

5. Кнюпфер А.П., Либерман А.А., Способ воспроизведения и передачи размера единицы средней мощности лазерного излучения. Авторское свидетельство № 1408245.

6. Кнюпфер А.П., Кузнецов А.Б., Либерман А.А., способ воспроизведения размера единицы средней мощности лазерного излучения. — 7 всесоюзная научно техническая конференция "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение", Тезисы докладов, с.4, 1988 г.

7. Загорский Я.Т., Котюк А.Ф., Основы метрологического обеспечения лазерной энергетической фотометрии, Издательство стандартов, 172 с, 1990 г.

8. Metzdorf Y. Network and Traceability of the Radiometric and Photometric Standard at the PTB. // Metrologia, v. 30, p. 403-408, 1993.

9. Stock R.D., Hoter H. Present State of the PTB Primary Standard for Radiant Power Based on Cryogenic Radiometry. // Metrologia, v. 30, p. 291-296, 1993.

10. Qwinn T.J., Martin J.E. Philos. Trans. R. Soc. London, A 316, p. 85 189, 1985.

11. Thomas R. Scott. NBS Laser power and energy measurements / SPIE, vpl. 888, Laser Beam Radiometry, 1988.

12. В.В. Быков, Цифровое моделирование в статистической радиотехнике, — "Советское радио", М. —1971 г.

13. Измерение спектрально-частотных и корреляционных параметров и характеристик лазерного излучения. Под редакцией доктора техн. Наук А.Ф. Котюка, Москва "Радио и связь", 1982 г.

14. Костин А.А., Либерман А.А., Медик B.C., Оптимизированный алгоритм обработки результатов измерений при воспроизведении и передаче размера единицы средней мощности лазерного излучения. -Метрология, №1, с. 30-39,2002 г.

15. А.А. Ковалев, А.А. Либерман, С.А. Москалюк, Влияние скачка мощности лазерного излучения на результат ее измерения. (Измерительная техника, 2003, с 34 36, № 6).

16. С.А. Москалюк, Влияние флуктуаций мощности на конечный результат воспроизведения единицы мощности лазерного излучения. (Метрология, 2003, с. 3-11, №11).

17. С.А. Москалюк, Влияние дрейфа мощности лазерного излучения на конечный результат воспроизведения единицы мощности и передачи ее размера. (Метрология, 2003, с. 17-21, №12).

18. А.А. Ковалев, А.А. Либерман, С.А. Москалюк, Математическое моделирование нестабильности излучения и возможный способ ее учета при воспроизведении единицы мощности лазерного излучения и передаче ее размера. (Измерительная техника, 2004, с. 17, № 7)

19. Savitzky A., and Golay. M.J.E. 1964. Analytical Chemistry vol. 36. pp. 1627-1639.

20. B.M. Вержбицкий, Численные методы. Математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения, Москва, "Высшая школа", 2001 г.

21. Азизов A.M. Гордон А.Н. Точность измерительных преобразователей, М: Энергия, 1975.

22. Verdi V-8/V-10 Lasers Operator's Manual, Coherent, Inc 10/2002, USA.

23. Лазер газовый ГЛ 7 - 220, Паспорт, 05,2002 г.

24. Series 48 Lasers J version, Operation and Service manual, Release v.4.0, 9/267/97, USA.

25. The Diode Pamped Solid-State laser "АТС 53 250", the Pasport, St. -Petersburg, 2002.

26. Лазеры газовые ЛГН 901 А, ЛГН - 901 Б, ЛГН - 901 В, ЛГН - 902 А, ЛГН - 902 Б, ЛГН - 902 В, Паспорт, 3.970.175 ПС.

27. Ж. Шоль, И. Марфан, М. Мюнш, П. Торель, П. Комбет, Приемники инфракрасного излучения, Издательство "Мир", Москва, 1969.

28. B.C. Иванов, А.Ф. Котюк, Фотометрия и радиометрия оптического излучения, М., "Полиграф сервис", 2000.

29. Keithley Model 2002, User's Manual, Keithley Instruments, Inc, 2002