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基于激光扫描法的光阑有效面积计量技术研究

刘志伟 刘文德 许宁 林永杰 林延东 徐楠

刘志伟,刘文德,许宁,等. 基于激光扫描法的光阑有效面积计量技术研究[J]. 计量科学与技术,2021, 65(6): 14-18 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9046
引用本文: 刘志伟,刘文德,许宁,等. 基于激光扫描法的光阑有效面积计量技术研究[J]. 计量科学与技术,2021, 65(6): 14-18 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9046
LIU Zhiwei, LIU Wende, XU Ning, LIN Yongjie, LIN Yandong, XU Nan. Research on Measurement of the Effective Area of Apertures Based on a Laser Scanning Method[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(6): 14-18. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9046
Citation: LIU Zhiwei, LIU Wende, XU Ning, LIN Yongjie, LIN Yandong, XU Nan. Research on Measurement of the Effective Area of Apertures Based on a Laser Scanning Method[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(6): 14-18. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9046

基于激光扫描法的光阑有效面积计量技术研究

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.9046
基金项目: 国家重点研发计划项目资助(2018YFB0504601)
详细信息
    作者简介:

    刘志伟(1997-),中国计量科学研究院研究生,研究方向:太阳总辐照度计量,邮箱:liuzhw@nim.ac.cn

    通讯作者:

    徐楠(1982-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:低温辐射计与光纤光学计量,邮箱:xunan@nim.ac.cn

Research on Measurement of the Effective Area of Apertures Based on a Laser Scanning Method

  • 摘要: 光阑作为限制光束通光面积的常用器件,在光学与光辐射测量中具有广泛的应用。如何准确地测量光阑面积,世界各国计量机构进行了大量的研究。本文首先介绍了激光二维扫描方法,建立了光阑有效通光面积的测量装置,利用此装置测量了一个直径为8 mm的光阑的有效通光面积。本文对有效面积测量的各项不确定度分量进行了分析,包括激光功率稳定性、光阑边缘附近的信号波动,以及积分球散斑和内壁均匀性等。实验表明光阑有效面积测量结果的相对扩展不确定度达到1.8×10−4k=2)。
  • 图  1  有效通光面积法基本原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of the effective area method

    图  2  采用激光扫描方式的原理图

    Figure  2.  Schematic diagram of the laser scanning method

    图  3  测量装置光路图

    Figure  3.  Schematic of the measuring device

    图  4  完整时间稳定性

    Figure  4.  Total time stability

    图  5  光阑扫描信号的三维分布图

    Figure  5.  Three-dimensional distribution of the scanning signal

    图  6  探测器接收功率各点重复性

    Figure  6.  Repeatability of the measurements

    图  7  光阑面积测量结果对比

    Figure  7.  Comparison of measurement results of the aperture area

    表  1  比对结果

    Table  1.   Results of the comparison

    机构5 mm铜制光阑 5 mm铝青铜制光阑
    相对误差相对不确定度 相对误差相对不确定度
    PTB0.0326%0.0127% 0.5144%0.0750%
    NPL0.0087%0.0107% 0.1465%0.0168%
    MIKES0.0148%0.0382% −0.0387%0.0391%
    BIPM0.0171%0.0108% 0.0073%0.0147%
    NIST0.0254%0.0105% 0.0086%0.0139%
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    表  2  相对不确定度分析

    Table  2.   Uncertainty analysis

    不确定度分量不确定度贡献(×10−5
    x-y位移台定位准确度1.2
    待测光阑倾斜1.4
    扫描步长大小1.5
    光阑边缘的影响5.0
    积分球均匀性2.0
    温度效应0.9
    杂散光1.0
    重复性6.6
    合成标准不确定度8.9
    扩展不确定度(k=2)18
    下载: 导出CSV
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  • 网络出版日期:  2021-05-08
  • 刊出日期:  2021-07-08

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