基于替代法和探测器效率的腔体吸收率测量方法
【专利摘要】基于替代法和探测器效率的腔体吸收率测量方法属于光辐射计量领域，本发明的标准不确定度优于0.001％，不仅适用于高吸收率腔体吸收率测量，也适用于一般腔体的吸收率测量。采用这种方法测得斜底腔吸收率为0.999928±0.000005。在测量过程中，将激光通过半透半反镜分为测量光束和参考光束，使用参考光路监测激光稳定性，同时测量信号电压，将信号光路与参考光路信号电压的比值定义为探测器效率。由激光漂移导致的随机误差的变化趋势对于测量光路与参考光路是相似的，因此，通过两个信号作比值，可以降低随机误差。通过探测器效率测量腔体吸收率，可以提高标准不确定度，实现高吸收率腔体的吸收率测量。
【专利说明】基于替代法和探测器效率的腔体吸收率测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光福射计量领域中，具体设及一种基于替代法通过探测器效率测量高 吸收率腔体的吸收率的方法。
【背景技术】
[0002] 为了建立更高精度的星上定标福射基准，鉴于地面定标和标准传递路线的发展 趋势，我们提出了研制在轨绝对福射定标基准福射计（Absolute Radiance Calibration Primary Radiometer, ARCPR)的项目。ARCPR是工作于低温环境（20K)的电替代福射计， 包含太阳总福照度腔（Total Solar Irradiation, TSI)和高响应度腔（Hi曲Response， 服）。吸收率是光功率计算过程中的重要参数，TSI腔要求具有0. 9999 W上的超高吸收率， 并且其吸收率的测量不确定度是整个系统的不确定因素之一。TSI腔测量不确定度要求优 于0. 02%，因此，吸收率测量的不确定度要求优于0. 001%。
[0003] 在研制阶段，采用带斜底面的圆柱形腔（W下简称斜底腔）作为TSI腔。为了验 证斜底腔具有0. 9999 W上的超高吸收率，同时测量不确定度优于0. 001%，对斜底腔吸收 率进行了研究。常用的吸收率测量方法有替代法和互换法，但是由于激光漂移等原因而产 生的随机误差增加了测量结果的不确定度，不确定度都大于0. 001 %，不能满足高吸收率腔 的测量需求。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于替代法和探测器效率的 腔体吸收率测量方法，该方法通过改进吸收率的测量方式，降低激光漂移引起的随机误差， 适合测量高吸收率腔的吸收率，获得了优于0. 001 %的测量不确定度。
[0005] 本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0006] 基于替代法和探测器效率的腔体吸收率测量方法，该方法包括如下步骤：
[0007] 步骤一：半导体激光器发出激光，经过起偏系统、衰减系统、准直系统和功率稳定 器后，使光源稳定后，通过半透半反镜，将稳定光源分成测量光路和参考光路，分别进入第 一积分球和第二积分球；
[000引步骤二：将斜底腔放置在第一积分球的样品端，同时采集参考光路感应电压V2。和 斜底腔的测量光路感应电压Vi。;移走斜底腔，将标准白板置于第一积分球的样品端，同时 采集参考光路感应电压V2S和白板的测量光路感应电压Vk;移走白板，将第一积分球的样品 端空置，同时采集参考光路感应电压V2b和背景的测量光路感应电压V lb，得到斜底腔、白板、 背景的探测器效率：
[0009] 斜底腔的探测器效率：
[0010] Nc=Vic/V2。（1)
[0011] 白板的探测器效率：
[0012] N曰=Vi曰/V2S (2)
[0013] 背景的探测器效率：
[0014] Nb=V 化A% 做
[0015] 替代法测量腔体吸收率的计算公式如下：
[0016]
【权利要求】
1.基于替代法和探测器效率的腔体吸收率测量方法，其特征在于，该方法包括如下步 骤： 步骤一：半导体激光器发出激光，经过起偏系统、衰减系统、准直系统和功率稳定器后， 使光源稳定后，通过半透半反镜，将稳定光源分成测量光路和参考光路，分别进入第一积分 球和第二积分球； 步骤二：将斜底腔放置在第一积分球的样品端，同时采集参考光路感应电压V2。和斜底 腔的测量光路感应电压 '。;移走斜底腔，将标准白板置于第一积分球的样品端，同时采集 参考光路感应电压V2s和白板的测量光路感应电压Vls;移走白板，将第一积分球的样品端空 置，同时采集参考光路感应电压V2b和背景的测量光路感应电压Vlb，得到斜底腔、白板、背景 的探测器效率： 斜底腔的探测器效率： Nc=VlcA2c ⑴ 白板的探测器效率： Ns=VJN2s (2) 背景的探测器效率： Nb=VJY2h (3) 替代法测量腔体吸收率的计算公式如下：
其中a。为吸收率，p。为腔体的反射率，p为标准白板的反射率，别为吸 收腔、标准白板、背景的感应电压信号，用探测器效率替换（4)式中的感应电压信号Vx，可得 斜底腔吸收率a。计算公式：
步骤三：通过测量探测器效率计算斜底腔吸收率，能够提高测量不确定度，实现基于替 代法通过探测器效率测量高吸收率腔体的吸收率的方法。
【文档编号】G01J1/56GK104501949SQ201410838077
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】方伟, 杨振岭, 叶新, 衣小龙 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
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