基于电校准的激光功率计响应非线性测量技术研究

响应非线性是热电型激光功率探测器的主要特性,表现为不同功率下探测器响应度的变化,对测量准确度具有重要影响。本文基于电校准方法,针对瓦级至百瓦级激光功率探测器的响应非线性测量技术展开研究。设计并建立了电校准装置,实现了不同功率下电校准响应度的自动测量。与常用的稳压或稳流模式不同,该装置具有稳功率输出模式,对于温度系数较大的电校准加热器可显著提高加载功率的稳定性。在研究中基于两种陶瓷加热器制备了2台电校准激光功率探测器,开展了电校准响应非线性测试。结果显示,对于具有较大温度系数的MCH陶瓷加热器,稳功率模式下加载功率不稳定度达到0.025%,远低于稳压模式下的2.0%。得益于较高的功率稳定性和测量过程的自动化,0.49～189 W功率范围电校准响应度的测量不确定度优于0.10%,提高了电校准响应非线性测量的准确度。     

国际动态

美国：激光测量新方法在商用低温辐射计的基础上,美国标准技术研究院（NIST）的研究人员建立了激光功率和能量测量系统。当这一系统被指定激光最佳低温辐射计（LOCR）以后,将会提高那些能够利用激光进行光学功率计校准的机构其校准的准确度。由于电校准的量热计总的标准测量不确定度是在室温下操作得出的,因而,测量不确定度被限制在0．25％。NIST的这一新系统（建立在近于液氮温度下操作的电校准的低温辐射计的基础上）在提高激光功率和能量校准服务后,将逐渐提供总的标准不确定度为0．O2％或更低的激光功率测量不确定度和向国际…     

激光功率和能量标准

本文综述了中国计量科学研究院研制的激光功率和能量标准。有测量激光功率的空腔型辐射计和流水式功率计、测量激光能量的锥型能量计和体吸收型能量计。它们大多是基于电替代原理,用电功率和电能进行校准。文中简述了标定装置和激光束功率稳定装置。给出了它们的工作范围和准确度。     

激光测振仪在振动标准装置校准中的应用研究

简要介绍外差激光测振仪的原理和特点,以及激光测振仪的绝对法和比较法校准方法。提出激光测振仪可作为传递标准,解决振动检定系统中激光绝对法标准装置和带内装标准传感器的比较法标准装置的溯源问题。给出校准某全自动校准系统的测量结果。实践表明,采用的设备和校准方法,可为科学合理、客观完整、准确高效地评定激光绝对法标准装置和带内装标准传感器的比较法标准装置的计量技术性能提供技术支撑。     

超声吸收体边界条件的分析

超声吸收体的边界条件分析对于求解超声吸收体表面温升与入射波声强的函数关系至关重要。通过分析在超声吸收体与水和与空气界面处超声辐照的物理过程,分别得到超声吸收体与水界面处的平均传热系数与焦点声强之间的函数关系式和超声吸收体与空气界面处的复合传热表面系数与温差的函数关系式。通过仿真分析了不同条件下两个界面处的传热系数对超声吸收体与空气界面温升的影响。实验结果表明,当辐照时间较短时,对于超声吸收体与空气界面的温度变化,超声吸收体与水界面可以认为是一个无限远且温度恒定的边界,超声吸收体与空气界面可以认为是一个符合第一类边界条件的连续热传导。     

用绝对辐射计测量激光小功率不确定度的估计

绝对辐射计是对辐射功率进行绝对测量的仪器。它利用热电堆测量辐射转换为热以后引起接收器温度升高而产生的热电势,通过电功率替代法用直流电功率校准辐射功率。绝对辐射计最先用于均匀辐照场的绝对测量,现已用来测量激光小功率。绝对辐射计接收器内发生的实际热过程是: 当某功率W输入后,一部分功率W_1,使辐射计接收器的温度升高△T,若接收器的热容为ρ,则     

基于斩光取样与衰减技术的CO_2激光功率校准装置

CO_2激光器输出功率的稳定性和调节能力较差,在激光功率校准中严重影响校准结果的重复性和校准功率范围。通过分光取样监测系统对CO_2激光功率进行实时监测,可改善校准的重复性。但对于波长为10.6μm的激光,常用的ZnSe镜片的监测比很不稳定,导致监测比的波动幅度过大。本文基于斩光原理,研制了斩光取样与衰减系统,衰减范围达到0.2%～50%。通过控制单元的优化设计,避免了同一束光路中两套斩光组件的相互干扰。对校准装置的监测比进行了测试,斩光取样系统的监测比不稳定度达到1.1%以内,显著优于CO_2激光功率的不稳定度(约5%)和ZnSe镜片的监测比不稳定度(8.6%)。利用该装置进行了CO_2激光功率校准测试,被测功率计修正因子的重复性(k=1)从无监测条件下的1.09%变为0.62%。本文提出的斩光取样与衰减系统,在CO_2激光功率校准中提高了校准结果的重复性,增大了功率调节范围。     

基于斩光取样与衰减技术的CO2激光功率校准装置

CO2激光器输出功率的稳定性和调节能力较差,在激光功率校准中严重影响校准结果的重复性和校准功率范围.通过分光取样监测系统对CO2激光功率进行实时监测,可改善校准的重复性.但对于波长为10.6 μm的激光,常用的ZnSe镜片的监测比很不稳定,导致监测比的波动幅度过大.本文基于斩光原理,研制了斩光取样与衰减系统,衰减范围达到0.2％～50％.通过控制单元的优化设计,避免了同一束光路中两套斩光组件的相互干扰.对校准装置的监测比进行了测试,斩光取样系统的监测比不稳定度达到1.1％以内,显著优于CO2激光功率的不稳定度(约5％)和ZnSe镜片的监测比不稳定度(8.6％).利用该装置进行了CO2激光功率校准测试,被测功率计修正因子的重复性(k=1)从无监测条件下的1.09％变为0.62％.本文提出的斩光取样与衰减系统,在CO2激光功率校准中提高了校准结果的重复性,增大了功率调节范围.     

以麦氏计校准电离计的动态平衡玻璃真空系统建立

真空计校准工作,是真空测量技术的基本工作之一。尤其对高精度真空计校准问题,更有重要意义。在校准过程中不仅需要有高精度的绝对真空计,而对校准用真空系统的要求,也是重要的环节。本文就麦氏计校准热阴极电离真空计的动态平衡玻璃真空系统作以分析。力建立校准用真空系统,将对系统结构、性能、产生误差原因及减小误差方法进行讨论,以便确定系统误差。 一、真空系统结构选取择 对于校准用真空系统除具有。一定容量的抽气机组外,对如何保证绝对真空计与被校准的相对真空计,在某一时间内能达到相同条件,是考虑方案的前提。为了能做到这一点,…     

SSRF光子吸收器的研制

用于SSRF的水平和垂直两种光子吸收器已研制成功。光子吸收器既要吸收高功率负载和高功率密度的废弃的同步辐射 ,又要准直引出的光束 ,并受到严重的空间限制。设计仔细考虑了吸收器的结构形状、吸收面上同步辐射功率密度的稀释、吸收体和冷却水的热输运以及吸收体内的热应力及其寿命等问题。用经典热力学公式和ANSYS程序对吸收体进行了热计算。采用了数控机加工、电火花刻蚀加工、电子束焊接和几次钎焊等工艺。光子吸收器样机在日本KEK·PF上进行了光电解吸产额的测试     

标准金点黑体炉辐射体辐射功率的测量

将光辐射功率测量用的电校准绝对辐射计与金点黑体炉在金凝固点（或熔化点）下的辐射功率进行比较，以确定绝对辐射计的系统误差。本文给出了辐射计的衍射损失，黑度修正及反射率修正，实际测量结果比计算结果大０．１９％。     

瓦级激光功率基准器的研究

对称型瓦级电校准激光功率计（ＥＣＬＲ）采用了一系列新的设计方案，实现了光电加热区的“对准”功能，减小了由加热区不等效引起的误差，并通过双表面测量结构大辐度降低了由测温区温度分布变化带来的误差。此外，还设计了一种无窗口的热屏蔽结构，以避免由窗口所带来的误差因素。对称型瓦级ＥＣＬＲ在室温下测量瓦级激光功率可达到很高的精度，适用作基（标）准器。     

(0.1～30)W激光功率国家基准

中国计量科学研究院（0．1－30）W激光功率基准装置由绝对型基准辐射计、稳功率激光源、量值传递装置和电测系统组成。用于量值复现的基准辐射计是首次采用相似性理论设计，具有对称性结构，可在非真空和室温条件下达到很高的准确度。1986年经原国家计量局批准为国家基准。基准的主要技术指标测量范围：（0．1－30）W光谱范围：O．3－16μm不确定度：0．4％（k=1）利用该基准的研究成果，已为全国50个省、市、县及重要科研单访和国防部门津市了激光功率计量标准装置；为国防应用部门研制了一批测量上限达到50kw和200kJ的强激光参数测量系…     

基于冲击法的压电式力传感器灵敏度研究

为了开展冲击力校准装置下压电式力传感器动态灵敏度的校准,介绍了基于自由落体的落锤冲击力模型和基于空气轴承悬浮支撑的水平式质量块冲击碰撞的模型;通过4阶Butterworth低通滤波,研究加速度信号波形的滤波平滑,比较了不同截止频率的滤波效果;通过激光测振仪和标准加速度计测量加速度的对比试验,研究加速度绝对测量法与比较测量法对力传感器动态灵敏度校准精度的影响。试验结果表明,激光测振仪测量加速度须通过微分解调,要选择合适上限截止频率的4阶Butterworth低通滤波器进行滤波平滑处理;激光干涉绝对法复现的动态力精度为2%,加速度计比较法复现的动态力精度为4%;激光干涉绝对法校准的灵敏度波动性比加速度计比较法校准的灵敏度波动性小。     

S带高性能介电吸波体电磁参数的优化设计

控制优化电磁参数是实现高性能单层电磁波吸收体的关键。本文通过电磁波吸收理论对S带介电型电磁波吸收体的电磁参数与吸收的相关性进行了探索。研究表明:在预设吸波材料高反射率的条件下,可以对材料参数进行优化设计,反推得到预期频带下达到预定反射率所需的理想电磁参数区域,进而可以选择材料进行高性能吸收材料的制备。本研究对于吸波材料的设计与制备具有重要的指导意义。     

高精度激光功率能量基准的研究

西方介绍了我国光学计量中最新建立的高精度激光功率基准和激光能量基准。该基准是激光功率，能量测量最重要的量值溯源和依据，有着重要的科学和经济意义。在建立高精度激光基准时采用了光陷阱型硅光电二极管绝对光谱响应自基准新技术，因此新基准比传统的用电能校准绝对辐射计基准器具有更高的灵敏度，线性，更快的响应，量值准确，使用方便等优点；     

洁净系统中激光诱导颗粒污染物的分析与评估

高功率激光系统要求在洁净环境中运行,若光学元件表面在工作过程中附着污染物,将导致光学元件的损伤及整个系统负载能力的下降。针对洁净系统中激光与材料作用而产生的颗粒物,分析其作用机制,探讨用于评估的理论依据,讨论测量的需求和方法,并对系统表面存在的颗粒污染物进行了实际测量分析,提出了深入开展高功率激光系统中颗粒污染物测量与评估的技术途径。     

太阳能吸附空调的全性能实验研究及其应用

研究了不同工作条件对硅胶-水吸附机组性能的影响,例如热水进口温度、冷却水进口温度、热水流量、冷水出口温度等因素对吸附制冷性能的影响。在北纬36°41′地区进行应用,经过测量计算,在夏日典型晴天条件下,集热器平均效率为0.36,吸附制冷机平均COP(性能系数)为0.44,平均太阳能COP值为0.16。测量结果表明,机组性能受多种工作条件影响。机组制冷性能随着热水进口温度、热水流量、冷水出口温度、太阳辐射强度的增加而增加,而随着冷却水进口温度的上升而降低。当热水进口温度为79.0℃,冷却水进口温度为25.4℃,冷水出口温度为13.7℃,制冷功率为17.9kW,COP可达0.63。当热水流量为2124kg/h(名义热水流量为3400kg/h),热水进口温度为79.9℃,冷却水进口温度为30.2℃,冷水出口温度为15.3℃时,制冷功率12.7kW,COP为0.42。     

大尺寸测量系统运动目标测量能力校准现状

分析包括全站仪、激光跟踪仪、动态工业摄影测量系统、i GPS/wMPS、激光跟踪干涉仪在内的,目前工业测量中使用较多且具有运动目标测量能力的大尺寸测量系统的基本原理,总结国内外主要相关标准和规范对这些系统动态性能的校准和评定方法,给出部分系统的校准试验结果。展望了动态测量系统校准方法的发展方向,为大尺寸测量系统的使用和校准提供参考。     

用于石墨量热计的高精度控温仪

测量吸收剂量的石墨量热计,其原理、结构及性能已在文献中叙述。本文仅论述与控温有关的内容。石墨量热计的基本结构如图1所示,主要组成元件有吸收体、外套、屏蔽体、介质和真空盒等。除真空盒的材料为尼龙外,其它均为反应堆级纯石墨。本量热计为热损失补偿型,吸收体与外套的热容量近似相等。电校准时,利用双热敏电阻电桥把吸收体损失到外套的部分热量补偿回来。屏蔽体包围外套,再用介质包围屏蔽体,这种多层屏蔽系统,可以有效地屏蔽外界温度波动对吸收体温升的影响。各元件之间都有真空间隙(约