Науково-технічні засади метрологічного забезпечення термометрії за інфрачервоним випроміненням

Abstract

Дисертація присвячена розвитку метрологічного забезпечення термометрії за інфрачервоним випроміненням. Запропоновано методологію розвитку системи метрологічного забезпечення термометрії за випроміненням. Розроблено метод передавання температурної шкали термометрам інфрачервоного випромінення на основі закону випромінення Планка. Для його реалізації сформовано модель передавання температурної шкали, розроблено методику побудови інтерполяційного рівняння та методику забезпечення лінійності оптично-приймальної системи термометра інфрачервоного випромінення. Обґрунтовано доцільність впровадження багатосмугових методів вимірювання температури за випроміненням термометрами інфрачервоного випромінення, сформовано узагальнений вираз визначення термодинамічної температури різними методами. Розроблено критерії формування спектральних каналів багатоканального термометра випромінення. Сформовано математичні співвідношення між похибкою вимірювання температури за випроміненням та відношенням сигнал/шум приймача випромінення. Розроблено рекомендації щодо вдосконалення системи нормативного забезпечення термометрії за випроміненням та формування сучасної термінології цього виду вимірювань. Сформовано методику опрацювання результатів метрологічної перевірки термометра випромінення на основі оцінювання непевності, методику оцінювання лінійності його функції перетворення. Розроблено проект національного стандарту на методику атестації еталонного випромінювача. The thesis is devoted to the development of metrological assurance for infrared radiation thermometry. A methodology for system development of metrological assurance system for radiation thermometry is proposed. The method of the temperature scale realization to thermometers of infrared radiation according to the Planck radiation law is developed. For its realization, the model of temperature scale transmission is formed, and the method of constructing of interpolation equations as well as the method of providing linear calibration function of infrared radiation thermometer are developed. The expediency of introducing multiband methods for measuring the temperature of infrared radiation thermometer is justified, generalized models of the thermodynamic temperature by different methods are formed. Criteria of spectral channels of multi-channel radiation thermometer are elaborated. The mathematical relationship between the error of radiation temperature measurement and relation signal/noise ratio of the detector are formed. Recommendations are elaborated concerning the improvement of the regulatory assurance for radiation thermometry and the formation of modern terminology of this measurement type. The method to process the results of calibration of radiation thermometer based on uncertainty estimation, and the methodology assessment for its linear calibration function are formed. A national standard project for methods calibration of reference transducer is developed. Диссертация посвящена развитию метрологического обеспечения термометрии по инфракрасному излучению. Предложена методология совершенствования системы метрологического обеспечения термометрии излучения на основе исследования и выявления элементов, которые требуют улучшения, и разработки методов их совершенствования. Разработан метод передачи температурной шкалы термометрам инфракрасного излучения на основе закона Планка. Для этого разработана метрологическая модель ее реализации, сформированы требования к средствам передачи температурной шкалы. Разработана методика построения интерполяционного уравнения с учетом температурной зависимости длины волны излучения. С целью использования термометра излучения в качестве эталонного, разработана методика обеспечения линейности функции преобразования его оптико-приемной системы. Проведено исследование многоканальных методов измерения температуры излучения, сформирована модель определения термодинамической температуры различными методами, что дает возможность одновременной реализации термометром излучения нескольких методов с оптимальным их выбором в зависимости от условий измерения и свойств объекта. Разработаны критерии формирования спектральных каналов многоканального термометра инфракрасного излучения в зависимости от параметров отдельных спектральных каналов, их взаимного расположения и используемого метода измерения. Сформированы математические соотношения между погрешностью измерения температуры по излучению и отношением сигнал/шум приемника излучения многоканального термометра излучения. Предложена модель системы нормативного обеспечения термометрии излучения на основе международных и национальных метрологических нормативных документов. Разработаны рекомендации по совершенствованию терминологии термометрии излучения. Предложена методика оценивания результатов поверки термометра излучения на основе оценивания неопределенности и критерий пригодности термометра излучения к применению по результатам поверки на основе выполнения соотношения между погрешностью и неопределенностью результатов измерения. Сформированы основные элементы методики аттестации термометра излучения и разработана методика оценивания линейности функции преобразования его оптико-приемной системы при калибровке. Разработан проект национального стандарта на методику аттестации эталонного излучателя.