МЕТОД БЕСКОНТАКТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТОВ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

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.

метод пирометрии, приборное обеспечение, бесконтактное опреде- ление температуры, поверхность объекта, метод малых возмущений, погрешность, мо- нохроматическая оптико-электронная система, результаты расчетов, основной информа- ционный параметр, достоверность результатов

1. Битюков В.К. Диагностирование радиоэлектронной аппаратуры по собственному ин- фракрасному излучению // Изв. РАН. Теория и системы управления. 1991. № 2. С. 227-235.

2. Битюков В.К. Об одном способе учета излучения фона при бесконтактном тепло- вом контроле // Изв. ВУЗов. Приборостроение. 1991. Т. 34. № 1. С. 90-96.

3. Магунов А.Н. Спектральная пирометрия. М.: Физматлит, 2012. 248 c.

4. Магунов А.Н. Спектральная пирометрия // Приборы и техника эксперимента. 2009. № 4. С. 5-28.

5. Битюков В.К., Петров В.А. Бесконтактное измерение температуры диэлектриков и полупроводников. Ч. I // Микроэлектроника. 2004. Т. 33. № 6. С. 403-418.

6. Битюков В.К., Петров В.А. Бесконтактное измерение температуры диэлектриков и полупроводников. Ч. II // Микроэлектроника. 2005. Т. 34. № 1. С. 3-20.

7. http://temperatures.ru (дата обращения 15.07.2016 г.).

8. Фрунзе А.В., Фрунзе А.А. Новые пирометры ТЕРМОКОНТ для измерения темпе- ратуры металлов на основе фотодиодных приемников // Датчики и системы. 2014. № 3. С. 59-61.

9. Захаренко В.А., Кликушин Ю.Н., Пономарев Д.Б. Пирометры компенсационного типа // Метрология. 2014. № 4. С. 25-31.

10. Ходунков В.П., Походун А.И. Определение действительной температуры объекта при тепловизионных измерениях // Измерительная техника. 2013. № 11. С. 42-46.

11. Мирошников М.М. Тепловидение - высшее достижение оптико-электронного приборостроения // Тепловидение: Межвузовский сборник научных трудов. М.: МИРЭА, 1992. С. 4-6.

12. Девятков Н.Д., Жуков А.Г. Разработки тепловизионной аппаратуры ГНПП «Исток» // Тепловидение: Межвузовский сборник научных трудов. М.: МИРЭА, 1992. С. 47-52.

13. Евтихиев Н.Н., Куртев Н.Д., Голубь Б.И., Смирнов А.В. Широкоспектральный тепловизор АТП-47С // Тепловидение: Межвузовский сборник научных трудов. М.: МИРЭА, 1994. С. 49-52.

14. Фрунзе А.А. О чем полезно знать при выборе пирометра // Фотоника. 2013. Т. 37. № 1. С. 110-118.

15. Ионов А.Б. Метрологические проблемы пирометрии: анализ и перспективы пре- одоления // Измерительная техника. 2013. № 6. С. 42-45.

16. Геращенко О.А., Гордов А.Н., Еремина А.К. [и др.]. Температурные измерения: справочник / Отв. ред. О.А. Геращенко. Киев: Наукова думка, 1989. 704 с.

17. Битюков В.К., Петров В.А. Установка для измерения коэффициента теплопрово- дности твердых частично прозрачных для теплового излучения материалов // Промыш- ленная теплотехника. 1982. Т. 4. № 1. С. 72-77.

18. Битюков В.К., Петров В.А. Методы и средства бесконтактного контроля теплово- го состояния изделий. М.: МИРЭА, 1999. 96 с.

19. Битюков В.К., Петров В.А. Контроль теплового состояния изделий радиоэлектро- ники из полупрозрачных материалов. М.: МИРЭА, 2000. 187 с.

20. Фрунзе А.В. О дальнейших путях развития пирометрии // Приборы. 2012. № 7(145). С. 54-59. Метод бесконтактного определения температуры поверхности объектов радиоэлектроники

21. Фрунзе А.А., Фрунзе А.В. О погрешностях измерений температуры реальных объектов энергетическими пирометрами // Датчики и системы. 2014. № 3. С. 41-43.

22. Левин Е.В., Окунев А.Ю. Исследование точности измерения температуры на ос- нове анализа энергетического баланса на приемнике излучения ИК-прибора // Измери- тельная техника. 2015. № 5. С. 48-52.

23. Левин Е.В., Окунев А.Ю. Влияние погрешностей задания рабочих параметров на точность измерения температуры инфракрасными приборами // Измерительная техника. 2016. № 1. С. 60-64.

24. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Прогнозы развития тепловизионной техники и твердотельной фотоэлектроники: как быстро они сбываются // Труды XXIII Междуна- родной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного виде- ния. М.: ОАО НПО «Орион», 2014. С. 27-29.

25. Фрунзе А.В. Об одной малоизвестной особенности пирометров спектрального отношения // Фотоника. 2013. Т. 39. № 3. С. 86-94.

26. Bityukov V.K., Petrov V.A., Stepanov S.V. Contactless Measurements of the Thermal Conductivity of Semitransparent Materials at High Temperatures // High Temperatures-High Pressures. 1980. V. 12. № 2. P. 229-236.

27. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Л.: Энергия, 1978. 262 с.

28. Фрунзе А.В. Влияние методических погрешностей пирометра на выбор прибора // Фотоника. 2012. Т. 33. № 3. С. 46-51.