Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Критический обзор методов и приборов для измерения оптических характеристик источников излучения и выработка концепции построения приборов .
1.1. Анализ существующих методов цветовых измерений. 9
1.2. Анализ существующих методов измерения коррелированной цветовой температуры 14
1.3. Обзор существующих колориметров. 17
1.4. Анализ существующих методов измерения яркости источников излучения. 22
1.5. Обзор, серийно выпускаемых яркомеров. 25
1.6. Измерение коэффициента пульсации источников излучения 27
1.7. Общая концепция построения приборов для измерения характеристик оптического излучения. 28
1.7.1. Выбор функциональной блок - схемы измерительного прибора. 30
1.7.2. Выбор алгоритма определения цветовых характеристик источников излучения.31 Выводы по главе 33
Глава 2. Теоретические основы разработки и исследование пространственных характеристик фотоприемных устройств (ФПУ).
2.1. Расчет цилиндрической косинусной насадки ФПУ люксметра и пульсметра. 36
2.2 Исследование светорассеивающих свойств материалов . 38
2.3. Расчет и исследование шарообразной косинусной насадки ФПУ прецизионного люксметра. 42
2.3. Расчет ФПУ для измерения яркости самосветящихся объектов накладным способом. 46
2.6. Расчет ФПУ для дистанционного измерения яркости протяженных источников. 49
2.7. Варианты, разработанных ФПУ яркомеров. 53
Выводы по главе. 54
Глава 3. Формирование спектральной чувствительности ФПУ приборов для измерения оптических характеристик источников излучения.
3.1. Постановка задачи. 56
3.2. Обоснование возможности использования типа приемников оптического излучения в разрабатываемых приборах и их дополнительные исследования . 56
3.3. Измерение спектральных характеристик приемников оптического излучения. 58.
3.4. Результаты исследований спектральных характеристик исследуемых фотоприемников. 60
3.5. Разработка методики подбора фильтров, оценки погрешности коррекции спектральной характеристики фотоприемников и практические результаты коррекции. 62
3.6. Исследование долговременной стабильности спектральной чувствительности фотодиодов. 69
Выводы по главе. 71
Глава 4. Методическое и метрологическое обеспечение измерения параметров приборов .
4.1. Оценка пространственной характеристики ФПУ приборов. 72
4.2. Калибровка яркомера 73
4.3. Измерение энергетической характеристики фотоприемников . 78
4.4. Калибровка пульсметра 83
4.5. Измерение полного коэффициента отражения. 85 Выводы па главе. 86 Глава 5. Анализ динамического диапазона и погрешностей электронного измерительного канала. Расчет суммарной погрешности приборов.
5.1. Физические процессы работы фотодиода. 87
5.2. Анализ погрешностей электрического тракта. 93
5.3. Оценка суммарной погрешности разработанных приборов. 102
Выводы по главе. 103
Глава 6. Разработанные приборы для измерения световых параметров источников оптического излучения .
6.1. Колориметр «ТКА - ИЦТ». 104
6.2. Люксметр - яркомер "ТКА - 04/3". 108
6.3. Пульсметр -люксметр «ТКА -Пульс» 112
6.4. Кинопроекционный яркомер «ТКА -Яр» 113 Выводы. 117
Литература
- Анализ существующих методов измерения коррелированной цветовой температуры
- Исследование светорассеивающих свойств материалов
- Обоснование возможности использования типа приемников оптического излучения в разрабатываемых приборах и их дополнительные исследования
- Измерение энергетической характеристики фотоприемников
Введение к работе
Последнее столетие характерно стремительным развитием искусственных источников излучения, различающимися как принципами действия, так и характеристиками излучения. Номенклатура выпускаемых источников обширна, от широко распространенных ламп накаливания до плазменных дисплейных экранов. Как правило, характеристики излучения источников формируются под конкретные задачи по их использованию. Вместе с задачами вырабатываются и требования к характеристикам источников излучения. В связи с этим становится очевидным, что нормальное функционирование производителей и потребителей источников невозможно без решения задач по контролю параметров излучения.
Основной частью, определяющей функциональные и метрологические характеристики прибора для измерения оптического излучения, является фотометрическое устройство, преобразующее оптическое излучение в электрический сигнал. Идеология построения оптической схемы фотоприемного устройства, выбор элементов конструкции, а также методика оценки его метрологических параметров в совокупности определяют его точностные характеристики.
Оценки метрологических параметров выпускаемых приборов проводится по разным методикам. Эти различия создают определенные трудности при сравнительной оценки качества одинаковых по назначению приборов и приводят к конструктивным ошибкам, разрабатываемых приборов.
За рубежом и у нас в стране выработаны единые метрологические требования по оценки качества выпускаемых люксметров, яркомеров, колориметров. Эти правила отражены в рекомендациях МКО (№53, 69 и т.д.), ГОСТах и других нормативных документах и служат целям достижения достоверности и единства оптических измерений. Вместе с тем следует отметить при внимательном прочтении разработанных документов их различную трактовку одних и тех же проблем.
Нормативная база в нашей стране явно устарела, а основанные на рекомендациях МКО проекты, да и сами рекомендации требуют развития по истечению времени.
Несмотря на то, что рабочие средства измерения замыкают поверочную схему, их отличает широкий перечень нормируемых параметров. Поэтому метрологическое обеспечение рабочих средств измерений требует большого набора измерительного оборудования и единообразия в методическом подходе к оценке точностных характеристик во всех метрологических организациях страны.
Все сказанное выше определяет актуальность диссертационного исследования по повышению качества и надежности измерения параметров оптического излучения. Цель и основные задачи исследования.
Целью работы является исследование и разработка методов и средств измерения оптических параметров источников излучения в видимой области спектра таких как: координаты цветности источника, коррелированная цветовая температура, коэффициент пульсации, яркость и освещенность. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
Осуществлен анализ существующих методов измерения характеристик источников излучения и методов оценки метрологических характеристик приборов.
Разработан алгоритм определения коррелированной цветовой температуры по координатам цветности источников оптического излучения.
Проведены теоретические и экспериментальные работы по разработке фотоприемных устройств , обеспечивающих решение поставленных задач.
Разработаны методики и аппаратура для определения метрологических характеристик, фотоприемников, фотоприемных устройств и оптических характеристик материалов, используемых для производства ФПУ.
Методы исследования
Диссертация выполнена на основе теории оптических и оптико-электронных приборов и систем.
При выполнении диссертационной работы использовались методы интегрального исчисления и математической статистики.
Эксперименты выполнялись с помощью спектральной оптико-электронной аппаратуры, а результаты измерений обрабатывались посредством компьютерной техники. Научная новизна исследований.
Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден метод определения коррелированной цветовой температуры по координатам цветности источников излучения.
Показано преимущество интегральных фотоэлектрических колориметров, в которых сигналы от фотоприемников пропорциональны координатам цвета источника излучения по сравнению со спектральными колориметрами.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена методика оценки погрешности, определяемая пространственной характеристикой приборов.
Разработана методика оценки коэффициента пульсации.
Предложена конструкция ФПУ прецизионного фотометра
Практические результаты работы
Создан ряд фотоэлектронных приборов (яркомер, люксметр - пульсмер, колориметр), позволяющий использовать их в качестве рабочих средствах измерений оптических параметров источников излучения.
Разработаны программы для подбора корригирующих фильтров и определения погрешности коррекции для любых источников включая и светодиоды.
Разработаны методики и внедрены в практику установки для определения метрологических характеристик рабочих средств измерения: колориметров, яркомеров, пульсметров и люксметров.
Основные научные результаты, выносимые на защиту:
Принципы построения приборов для измерения световых характеристик источников излучения и результаты исследования их элементной базы на специально созданных установках по разработанным методикам.
Алгоритм определения коррелированной цветовой температуры источника излучения и координат цветности, основанный на переходе из системы х,у МКО 1931 г. в равноконтрастную систему u,v МКО 1964 г. с последующим определением коррелированной цветовой температуры аналитическим методом.
Теоретически обоснованная и экспериментально подтвержденная методика оценки погрешности, определяемой пространственной характеристикой прибора.
Модель формирования пространственной характеристики прецизионных фотоприемных устройств на основе фотометрического шара и методика оценки погрешности приборов, определяемой пространственной характеристикой ФПУ.
Методика оценки коэффициента пульсации.
Прецизионный излучатель для градуировки пульсметров, основанный на смешении переменного и постоянного во времени световых потоков, параметры которых с большой точностью определятся в статическом состоянии люксметром.
Методика, алгоритм и программа подбора корригирующих фильтров, обеспечивающих приведение характеристики прибора к относительной световой эффективности V(A.) и удельным координатам стандартного наблюдателя х(Х), у(Х), z(X) с одновременной оценкой погрешности полученной коррекции. 8. Разработка ряда рабочих средств измерений цветовой температуры, яркости, коэффициента пульсации источников излучения.
Реализация результатов работы.
Результаты диссертационной работы были использованы при решении практических задач в области измерений оптических характеристик источников излучения и разработки методик в следующих организациях: ВНИИ «Электрон» (С-Пб). ОАО «Светлана», НТП «ТКА», Тест-С-Пб, Академия. Наук. РФ.
Апробация работы.
Основные результаты и научные положения, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
Научно - технических конференциях «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (1996 г, 1998 г, 2000 г) 3-й светотехнической конференции, Новгород, 1997 г. Международном конгрессе «Art & Chimie». Париж. 1998 г. 4-й светотехнической конференции, Вологда, 2000 г.
11-й Научно-технической конференции «Новые принципы формирования телевизионных изображений», 13-14 сентября 1990 г. ВНИИ «Электрон», г. Ленинград. 13-й Всероссийской научно-технической конференции «Обеспечение единства измерений в фотометрии и радиометрии оптического излучения. (Москва, 2001 г.). Втором научно - техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники». (Сочи, 2001 г.) 5-й светотехнической конференции, Санкт - Петербург. 2003 г.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 1б печатных работы (см. список опубликованных работ).
Анализ существующих методов измерения коррелированной цветовой температуры
Если цветность лампы не совпадает ни с одной точкой АЧТ, выбирается ближайшая точка линии и по ней определяется коррелированная температура данной лампы (рис. 6.) [1]. Ближайшей считается та точка линии, которая визуально воспринимается самой близкой по цветности к исследуемой лампе. Линия, соединяющая координаты цветности исследуемого источника и ближайшую точку на кривой АЧТ называется изотермической линией. Все точки цветности, находящиеся на этой линии будут ближайшими к линии АЧТ. На цветовом графике х,у найти координату ближайшей точки чрезвычайно трудно, так как он не является равноконтрастным, то есть изотермическая линия не ортогональна линии АЧТ и не задается аналитически.
Такие графики существуют и называются равноконтрастными графиками МКО, например равноконтрастная система u,v МКО 1960 г
На равноконтрастном цветовом графике проводятся прямые линии, пересекающие линию АЧТ под прямым углом. Все цветности, лежащие на любой такой прямой, имеют общую ближайшую точку с линией АЧТ - точку ее пересечения с прямой. Температура соответствует точке пересечения и представляет собой коррелированную цветовую температуру всех тех стимулов, цветности которых лежат на прямой линии. Сама прямая в этом случае является изотермической линией, и задается аналитически
При равных температурных интервалах в К цветность АЧТ меняется неравномерно. Поэтому в расчетах удобнее выражать температуру в обратных микроКельвинах (мкК"1) в равных единичных интервалах, Т[К]=106/Т[мкК" ]. Использование обратной величины коррелированной цветовой температуры более удобно чем применение величины цветовой температуры, так как равным интервалам обратной коррелированной цветовой температуры соответствуют почти равные интервалы цветностей 1.3. Обзор существующих колориметров.
Такой вид оптических измерений как цветовые характеристики самосветящихся источников излучения менее других обеспечен в нашей стране серийно выпускаемыми колориметрами, соответствующими современным техническим и метрологическим требованиям. Ранее выпускавшиеся колориметры типа УФК и КТЦ-5.048 [10,15] безнадежно морально устарели и не обеспечивают измерение координат цветности с требуемой ГОСТ 8.205-90 погрешностью+5 10"э [13].
Описанный в [11, 14] новый телевизионный колориметр КФТ-1 имеет погрешность измерения координат цветности белого и основных цветов экрана кинескопа 0,5% в стандартной колориметрической системе МКО 1931 г. и погрешность измерения яркости ±10 %, измеряемой с помощью двух сменных входных диафрагм с диаметрами 50 и 20 мм.
Конструктивно колориметр КФТ-1 выполнен в виде двух устройств - выносной колориметрической головки и электронного блока.
В головке размещены 3 фотодиода типа ФД - 24К с фильтровой коррекцией под кривые сложения х„(Х.), у(Я.), z(X) [6]. Для обеспечения сведения к минимуму влияния неравномерности яркости по измеряемому источнику оптического излучения фотодиоды размещены симметрично по образующей конуса так, чтобы их оптические оси были направлены в центр входной апертурной диафрагмы.
Электронный блок обеспечивает цифровую индикацию результата измерения в системе МКО 1931 г., компенсацию темнового тока, регулировку коэффициента усиления в каждом канале в зависимости от чувствительности фотодиодов и пропускания фильтров, ввод поправочных коэффициентов при калибровке колориметра по образцовым излучателям и подключение внешнего печатающего устройства.
К сожалению, прибор, обладая неплохими техническими и метрологическими характеристиками, серийно не выпускается.
Ведущие мировые производители измерительных приборов такие как: "MINOLTA", (Япония), "KLEIN", (США), "LMT" (Германия) [18] выпускают специальные колориметры для измерения координат цветности, яркости и цветовой температуры источников излучения, соответствующие современным требованиям.
Ниже приведены технические характеристики некоторых из них. CHROMA METERS CL - 100. ("MINOLTA", Япония) Представляет собой малогабаритный, переносной прибор интегрального типа для измерения: освещенности, цветности источников излучения и коррелированной цветовой температуры, технические характеристики, которого приведены в таблице 2.
Фотоприемное устройство состоит из трех кремниевых фотодиодов, спектральные характеристики которых приведены к кривым удельных координат х2(Х), у(Х), z(X)MKO 1931 г. Угол зрения (2я) сформирован косинусной насадкой из светорассеивающего материала. ФПУ выполнено в виде отдельного блока, соединенного кабелем с блоком обработки и визуализации информации. Как недостаток следует отметить замену «двугорбой» удельной координаты х(Х) на одногорбую х2(к), что не отвечает требованиям МКО. Очень интересен с точки зрения своих функциональных возможностей колориметр CHROMA METERS CS - 100, выпускаемый японской фирмой "MINOLTA". Прибор предназначен для измерения яркости и цветовых характеристик источников излучения, удаленных от наблюдателя на значительное расстояние под углами зрения 2 и 10. Оптическая схема яркомера имеет фокусируемый объектив, и зеркально - призменную оборачивающую систему. Цифровой светодиодный дисплей наблюдается через окуляр. Оптическая схема и его внешний приведены ниже на рис. 7 Высокие технические (табл. 3) и эксплуатационные характеристики обеспечивают прибору широкую область применения. Он может быть использован для измерения яркости и одновременно координат цветности элементов электронных табло и экранов мониторов. Для работы на близких расстояниях предусматривается применение специальной насадочной оптики.
Исследование светорассеивающих свойств материалов
Практически реализовать это условие без принятия определенных мер невозможно из - за зависимости коэффициента отражения поверхности оптических элементов приемной системы от угла падения излучения, описываемой формулой Френеля 9. Для выполнения этого условия приходится включать в оптическую схему фотоприемного устройства так называемую косинусную насадку, формирующую необходимый угол зрения и компенсирующую погрешность, вносимую поверхностным отражением оптических элементов.
Метрологические требования к устройствам, формирующих пространственные характеристики вытекают от назначения приборов. Для рабочих средств измерений, суммарная погрешность измерений которых находится в районе 10 %, на первый план выступают такие свойства как технологичность, надежность в эксплуатации, компактность Для образцовых средств измерения оптического излучения, превалирующими свойствами являются высокие метрологические качествами. Рассмотрим два вида косинусных насадок: для рабочих и для образцовых средств измерения оптического излучения.
Наиболее оптимальная косинусная насадка для рабочих средств (см. Рис. 19). измерения оптического излучения представляет собой элемент, выполненный из молочного стекла, равномерно рассеивающий падающее излучение по всем направлениям, обеспечивая тем самым выполнение закона Ламберта, согласно которому яркости светорассеивающей поверхности во всех направлениях одинаковы.
Поверхность материалов, используемых во входных устройствах отражает падающее излучение по закону Френеля: где: фі - угол между падающим на поверхность лучем света и нормалью, ф2 - угол между преломленным лучем и нормалью. Графически эта зависимость представлена на рис. 20. Рис. 20. Зависимость коэффициента отражения поверхности материала от угла падения. Это означает, что фотоприемное устройство регистрирует излучение, не отвечающее соотношению (8) при углах более 60 т.е. отличное от реального излучения.
Для компенсации потерь отраженного излучения используют боковую грань диска из молочного стекла. Величина потока излучения, прошедшего внутрь стекла через боковые грани пропорциональна величине цилиндрической освещенности [6]. Под средней цилиндрической освещенностью понимают среднюю освещенность боковой поверхности вертикально расположенного цилиндра. Она определяется выражением: Ea = L/7t cosp,d o (10) где: dE„- освещенность площадки, перпендикулярной оси телесного угла do. (3 - угол падения света от точечного источника на боковую поверхность вертикально расположенного цилиндра. doo Световой поток Ф, попадающий на светочувствительный элемент, используемый в ФПУ является функцией отражения (р) и пропускания (т) используемого материала, освещенности плоской поверхности (Еп) и цилиндрической освещенности боковой грани (Ец). Ф = f (Еш Ец, р, х) (11)
Аналитически описать эту связь достаточно сложно из - за разброса параметров используемых материалов и геометрических размеров составляющих ФПУ элементов. При разработке и изготовлении ФПУ эмпирически находится оптимальное сочетание марки молочного стекла, его толщины и высоты боковой поверхности, выступающая над корпусом, обеспечивающие заданную погрешность, определяемую отличием полученной пространственной характеристики от теоретической. 2.2. Исследование светорассеивающих свойств материалов.
Светорассеивающие свойства элементов входных устройств ФПУ являются основными, определяющие метрологические пространственные характеристики.
Для светотехнической практики удобно классифицировать отражение и пропускание излучения в зависимости от степени и характера рассеяния. Если рассеяние отсутствует, то имеет место направленное пропускание или отражение (направленное отражение обычно называется зеркальным) (А, Г).
Если излучение при прохождении через пластину или при отражении полностью рассеивается, то говорят о рассеянном или диффузном отражении или пропускании. При этом индикатриса рассеивания может быть такой, что максимальное значение силы света или яркости наблюдаются в направлениях, определяемых направлениями падающего или отраженного излучения. Такой случай называется направленно-рассеянным или направленно-диффузным (Б, Д). Возможно и такое рассеяние, при котором яркость отраженного или прошедшего излучения не зависит от угла наблюдения. Рассеивающая поверхность излучает по закону Ламберта (В, Е). Это-равномерно - диффузное отражение или пропускание.
Обоснование возможности использования типа приемников оптического излучения в разрабатываемых приборах и их дополнительные исследования
Приемник оптического излучения (ПОИ) является важнейшим элементом разрабатываемых измерителей, поэтому от его правильного выбора зависит их работоспособность.
Для оценки пригодности использования фотоприемников в оптико -электронных приборах были выбраны следующие основные параметры, характеризующие определенные свойства ПОИ и служащие критерием оценки его качества при работе в разрабатываемых приборах:
1. Спектральные характеристики чувствительности: абсолютная Sa6c (X.) и его относительная S(X).
2. Характеристики зависимости отклика ПОИ от величины светового потока или потока излучения:
3. Габариты ПОИ, стабильность параметров и характеристик во времени и стоимость. В рамках работы были рассмотрены фотоприемники на основе внутреннего фотоэффекта для регистрации оптического излучения - фотодиоды Фотодиоды привлекательны своей ценой, небольшими размерами и механической прочностью.
Сравнительные характеристики приемников, наиболее перспективных на взгляд автора для использования в разрабатываемых приборах для измерения оптического излучения, приведены в табл.
Анализ характеристик фотодиодов, приведенных в таблице, показал, что отечественные фотоприемники по своим техническим характеристикам достаточно близки к зарубежным аналогам, но существенно дешевле и доступнее. В связи с этим для исследования метрологических характеристик были выбраны серийно выпуск: фотодиоды отечественных производителей: кремниевые фотодиоды ФД - 263, ФД -288, КДФ-113А1, КДФ(бхб), которые и были подвергнуты дальнейшим исследованиям. 3.3. Измерение спектральных характеристик ПОИ.
Спектральная чувствительность является основной характеристикой ПОИ. Она определяет как спектральный диапазон его использования, так и дает возможность гармонизации и сопряжения характеристик фотоприемника с параметрами регистрируемого излучения.
Абсолютная спектральная характеристика чувствительности Sa6c( -) [А/Вт] характеризует зависимость монохроматической чувствительности ПОИ, измеренной в абсолютных единицах, от длины волны падающего на ПОИ потока излучения.
Как правило, более удобной величиной при анализе больших групп фотоприемников является относительная спектральная чувствительность S(X) зависимость монохроматической его чувствительности, отнесенной к значению максимальной чувствительности, от длины волны: S(A.)=Sa6c( .)/Sa6c(X,)MaKC. Точное ( 5%) определение спектральных характеристик в широкой спектральной области (200-1100 нм) является достаточно сложной технической задачей, для решения которой пришлось предпринять ряд мер по выбору опорных приемников излучения на уровне образцовых средств измерения, двойной монохроматизации, высокостабильных источников излучения и элементов оптической схемы спектральной установки. Измерение спектральной чувствительности приборов проводились на установке, блок- схема которой показано на рис.
Метод измерения основан на сравнении спектральных чувствительностей исследуемого фотоприемника с опорным приемником излучения, относительная спектральная чувствительность которого известна.
Фотоприемники поочередно устанавливались в светонепроницаемой камере за выходной щелью монохроматора таким образом, чтобы поток излучения не выходил за пределы фоточувствительной площадки. Относительная спектральная чувствительность фотоприемника определялась по формуле: где: S оп ОТИ.(А.) - относительная спектральная чувствительность опорного приемника, S х отнА) - относительная спектральная чувствительность исследуемого приемника, Non. (Я) - показания опорного приемника, Nx. (к) - показания исследуемого приемника. Основными составляющими погрешностей, влияющие на точность спектральных измерений, являются следующие погрешности: -погрешность градуировки опорного приемника, -нестабильность источника излучения, -погрешность установки длин волн, -рассеянное излучение.
В связи с тем, что качество опорного приемника являлось определяющим при спектральных измерениях, его градуировке уделялось особое внимание. При аттестации опорного приемника для уменьшения систематических погрешностей измерения был применен комплексный подход к определению светового потока на выходе монохроматора. Использование неселективных тепловых приемников типа ПП - 1,2, РТН - ЗОС, а также методики измерения потоков излучения, основанной на принципе самокалибровки [43] кремниевых фотодиодов позволило достичь погрешности его калибровки 0гр.= 1-2 %.
Измерение энергетической характеристики фотоприемников
Универсальный, комплексный прибор Колориметр «ТКА - ИЦТ» предназначен для измерения координат цветности источников излучения х, у коррелированной цветовой температуры Тц, яркости протяженных самосветящихся источников L. освещенности Е, создаваемой источниками, произвольно расположенными относительно измеряемой плоскости и коэффициента пульсации К. В прибори реализован алгоритм определения координат цветности, основанный на переходе из системы х,у МКО 1931 г. в равноконтрастную систему u,v МКО 1964 г. с последующим определением коррелированной цветовой температуры аналитическим методом. Колориметр «ТКА-ИЦТ» является прибором интегрального типа, обладающего по сравнению со спектральным, простотой обработки информации, надежностью и лучшими эксплуатационными характеристиками. Структурная схема прибора. определяющая основные функциональные части, их назначение и взаимосвязь показане на рис.14.
Фотоприемное устройство представляет собой преобразователь оптического излучения в электрический сигнал. Оно состоит из нескольких фотоприемников, спектральные характеристики которых с помощью светофильтров корригированы под кривые сложения х\(Х), хг(Я,), у(А-), г(к). Для коррекции пространственной характеристики при работе в режиме люксметра используется молочное стекло. установленное перед фотоприемниками. При измерении яркости протяженных. самосветящихся объектов пространственная характеристика формируется навинчивающимся тубусом, геометрические размеры которого определены решаемыми задачами.
Работает прибор следующим образом. Сигналы с ФПУ подаются на предварительный усилитель, где происходит одновременно с усилением сигналов и их масштабирование. Усиленные сигналы постоянного тока подаются на входы АЦП для преобразования в цифровую форму. Цифровые сигналы с выходов АЦП подаются в микропроцессор для дальнейшей обработки.
Программное обеспечение позволяет представлять результаты измерений в необходимой форме для вывода их на внешний дисплей и на внешний персональный компьютер.
В качестве фотоприемников используются, корригированные с помощью цветных фильтров, кремниевые фотодиоды Фд-263, спектральные характеристики которых соответствуют ординатам кривых сложения X\(k), Х2(к), v(k), Z(X), принятых МКО в 1931 г, а для люксметра и яркомера с относительной спектральной световой эффективности V(X). В нашем случае численные значения Y(X) совпадают с V(b).
Непосредственное получение спектральной чувствительности пропорциональной х(Х) весьма сложно из - за наличия двух максимумов спектральной чувствительности. Поэтому удобнее было разделить кривую х(Х) на две "одногорбые" -xi(X) и хг(Х), и корректировать фотодиод под каждую кривую отдельно (рис.).
Для коррекции спектральной чувствительности фотодиода к заданному виду были использованы стеклянные фильтры: : СС-8, СЗС-21, СЗС-23, ЖЗС-6, ЖС-11, ЖС-20, ОС-5, ориентировочные толщины которых приведены в табл. 1.
С помощью Колориметра «ТКА - ИЦТ» можно определить суммарные характеристики смешанного излучения, произвольно расположенного относительно измеряемой плоскости. В этом случае используется косинусная насадка, формирующая пространственную характеристику ФПУ прибора в телесном угле 2я. Измерение коррелированной цветовой температуры или координат цветности смешанного излучения, создаваемого естественными источниками, например идущим через оконные проемы, и искусственными источниками - лампами накаливания, люминесцентными источниками, установленными в помещение важно для формирования цветового восприятия произведений искусства, цветового дизайна или определения зоны комфорта [].
При измерении яркости и цветовых характеристик самосветящихся, протяженных источников излучения (экранов дисплеев, световых табло) используется дополнительная насадка в виде навинчивающегося тубуса, формирующего необходимый угол зрения или выделяющего необходимую площадку измеряемого объекта. Основные технические характеристики колориметра «ТКА - ИЦТ»: диапазон измерения освещенности 10 - 200000 лк (погрешность 6%), - координаты цветности х,у (погрешность 0,5 %), диапазон измерения коррелированной цветовой температуры 1500 - 10000 К (погрешность 3%), диапазон измерения яркости 10 - 2000 кд/м2 (погрешность 6%), - коэффициент пульсации (погрешность 1,0 %)
