Представлена достаточно подробная библиография по методам бесконтактного определения температуры поверхности объектов. Отмечено, что проблеме пирометрии температур, не превышающих 700 К, посвящено чрезвычайно мало исследований, хотя их практическая потребность важна в радиоэлектронике, медицине, строительстве и других отраслях науки и техники. На рынке современного приборного обеспечения имеется большое число отечественных и импортных оптико-электронных систем (ОЭС), пригодных для этих целей. Однако, получаемые с помощью современных ОЭС результаты, как правило, требуют серьезного критического анализа, а иногда являются просто ошибочными. Чаще всего это связано с отсутствием учета или некорректным учетом спектральной зависимости характеристик ОЭС, оптико-физических параметров контролируемого объекта и окружающего его фона. Предложена процедура пирометрии объектов с помощью ОЭС (пирометры, тепловизоры), включающая планарное расположение в поле зрения ОЭС исследуемого объекта, нормальная спектральная излучательная способность поверхности которого известна, и эталонного излучателя, нормальная спектральная излучательная способность которого также известна, а его температура регулируется и измеряется. Для режима равенства полных тепловых потоков объекта и эталонного излучателя предложена математическая модель процесса, позволяющая определить искомое значение температуры поверхности объекта. Методом малых возмущений был выполнен метрологический анализ предложенного метода определения температуры объекта при использовании монохроматической ОЭС. Суть метода малых возмущений состоит в следующем. Вначале на основании выбранных значений параметров вычисляют по соответствующей формуле значение искомой величины. Затем изменяют значение только одного из используемых при расчете параметров на величину его погрешности и проводят новый расчет значения искомой величины. Отклонение полученного значения от исходного и характеризует влияние неточности знания варьируемого параметра на искомую величину. В табличной форме приведены результаты расчетов для длин волн, равных 0.50, 2.0, 5.0, 8.0, 14 и 50 мкм; температурах, равных 400, 700 и 1000 К; нормальных спектральных излучательных способностях объекта, равных 0.1, 0.5 и 0.9; температуре фона, равной 300 К; нормальной спектральной излучательной способности фона, равной 0.5, и эталонного излучателя, равной 0.98. Показано, что комплексный анализ процесса определения температуры - основного информационного параметра как технологического процесса изготовления объектов, так и их теплового состояния на всех этапах жизненного цикла, должен предшествовать не только процессу измерения температуры поверхности объекта, но и процедуре выбора ОЭС для его реализации. Только в этом случае полученные результаты могут считаться достоверными c установленной реальной погрешностью измерений.
There exists quite an extensive bibliography on the methods of contactless measurement of temperature of the surfaces of objects. However, very few works have been devoted to studying the pyrometry of temperatures not exceeding 700 K, though these are badly needed for practical application in radio electronics, medicine, construction and other fields of science and technology. The market of modern measuring devices has plenty of domestic and foreign- made optoelectronic systems (OESs) which can be used for these purposes. However, the results obtained with the help of modern OESs in most cases need to be thoroughly analysed, for sometimes they may appear to be wrong. Most often errors occur due to unaccounted or incorrect account of spectral dependence of OES characteristics, opticophysical parameters of the object under control and its background. A procedure for the pyrometry of objects (pyrometers, thermal imagers), using OESs, is proposed, which includes planar arrangement within the view of OES of the object under investigation, the normal spectral emissivity of the surface of which is known, and a reference transmitter, the normal spectral emissivity of which is also known, and its temperature is controlled and measured. A mathematical model of the process is suggested for the mode when full heat flows of the object and the reference transmitter are equal, allowing to define the target temperature value of the object surface. Applying the method of small perturbations, a metrological analysis is made of the proposed method for determining of the temperature of the object with the use of a monochromatic OES. The method of small perturbations can be described as follows: first, based on the selected values of the parameters, using the corresponding formula, calculation is made of the value of the sought quantity. Then, the value of only one of the parameters used in the calculation is changed for the value of its measurement error, and a new calculation is made of the target value. The deviation of the obtained value from the original value characterizes the impact of inaccurate knowledge of the variable parameter on the target value. The table gives the results of calculations of wavelengths of 0.50, 2.0, 5.0, 8.0, 14 and 50 microns; of temperatures of 400, 700 and 1000 K; of normal spectral emissivity of the object of 0.1, 0.5 and 0.9; of the background temperature of 300 K; of normal spectral background emissivity of 0.5 and reference emitter of 0.98. It can be seen that a comprehensive analysis of the process of temperature measurement, the main information parameter of both the technological process of the manufacturing of objects and their thermal condition at all stages of the life-cycle, should precede both the measurement of the object surface temperature, and also the selection procedure of OES for its realization. Only obtained in this way the results can be considered reliable with the determined real measurement error.Keywords: test bench, integrated circuit chip, characteristics, algorithm, charge pump, control program, virtual panel.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.