izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2022-7-13-17izmertech-1604Research ArticleГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭТАЛОНЫSTATE STANDARDSГосударственный первичный эталон единицы энергетической яркости инфракрасного излучения ГЭТ 48-2018State Primary Standard of the Unit of Infrared Radiance GET 48-2018https://orcid.org/0000-0002-2296-0884ПоходунА. И.PokhodunA. I.

Анатолий Иванович Походун

Санкт-Петербург

Anatolii I. Pokhodun

St. Petersburg

A.I.Pokhodun@vniim.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1480-3264СильдЮ. А.SildI. A.

Юрий Альфредович Сильд

Санкт-Петербург

Iurii A. Sild

St. Petersburg

Y.A.Sild@vniim.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1649-9729ВизулайненЕ. В.VizulaynenE. V.

Евгений Викторович Визулайнен

Санкт-Петербург

Evgeniy V. Vizulaynen

St. Petersburg

mnsvniim@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7271-4983ИвановаМ. А.IvanovaM. A.

Мария Александровна Иванова

Санкт-Петербург

Mariya A. Ivanova

St. Petersburg

M.A.Ivanova@vniim.ruВсероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. МенделееваРоссияD. I. Mendeleyev Institute for Metrology (VNIIM)Russian Federation202211052023071317Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1604

Рассмотрены этапы развития и совершенствования верхнего звена эталонной базы метрологического обеспечения средств измерений энергетической яркости. Изложены основные принципы воспроизведения и передачи единицы энергетической яркости. Повышение требований к метрологическому обеспечению средств измерений энергетической яркости обусловило создание Государственного первичного эталона единицы энергетической яркости инфракрасного излучения ГЭТ 48-2018. Приведено описание ГЭТ 48-2018 и входящих в его состав излучателей – абсолютно чёрных тел на основе фазовых переходов чистых веществ (ртути, воды, галлия, индия, олова, цинка, алюминия и меди), а также радиометров-компараторов, применяемых для передачи единицы энергетической яркости рабочим эталонам и средствам измерений. Исследованы конструкции излучателей типа абсолютно чёрного тела и аппаратуры для реализации необходимого теплового режима. Проведённые исследования показали долговременную стабильность и высокую воспроизводимость разработанных излучателей типа абсолютно чёрного тела на основе реперных точек чистых веществ. Для повышения чувствительности и снижения шумов в радиометрах-компараторах усовершенствована оптическая схема, установлены современные оптико-акустические приёмники излучения (ячейки Голея) и применены синхронные усилители для обработки измеренного выходного сигнала приёмников излучения. Это позволило уменьшить погрешность передачи единицы энергетической яркости. Проведённые исследования, направленные на поддержание современного научно-технического уровня метрологических характеристик ГЭТ 48-2018 и его составных частей, подтверждают, что воспроизводимые значения энергетической яркости составляют 54,36; 100,39; 151,80; 614,96; 1173,4; 4151,0; 13691; 61282 Вт/(ср.м2) с расширенной неопределённостью не более 1,5.10–3отн. ед. В настоящее время ГЭТ 48-2018 возглавляет систему метрологического обеспечения средств измерений энергетической яркости, широко применяемых в оборонно-промышленном комплексе, для обеспечения жизнедеятельности, исследований космического пространства и охраны окружающей среды.

The stages of development and improvement of the upper link in the reference base for metrological support of measuring means for total radiance are considered. The basic principles of reproduction and transmission of a unit of total radiance are stated. Increasing requirements for metrological support of measuring means for an total radiance led to the creation of the new state primary standard for the unit of Infrared Radiance GET 48-2018. A description of GET 48-2018 and its constituent blackbody type based on phase transitions of pure substances: mercury, water, gallium, indium, tin, zinc, aluminum and copper, as well as radiometer-comparators used to transfer a unit of radiance to the working standards and the means of measurement is given. A description of the designs of black body emitters and equipment for the implementation of the required thermal regime is given. The investigations have shown high long-term stability and reproducibility of the developed blackbody emitters based on the reference points of pure substances. To increase the sensitivity and reduce noise in order the optical scheme in the radiometer-comparators has been improved, modern optical-acoustic radiation receivers (Golay cells) and synchronous amplifiers have been used to process the measured signal. It to reduce the error in transfer of an unit of radiance.

Conducted studies within aimed at maintaining the modern scientific and technical level of the metrological characteristics of the primary standard and its components confirm that the values of total radiance, which are 54.36; 100.39; 151.80; 614.96; 1173.4; 4151.0; 13691 and 61282 W/(sr.m2) are reproduced by the standard with an expanded uncertainty, not more than 1.5.10–3 relative units. The state primary standard of the unit of infrared radiance GET 48-2018 leads the system of metrological support for measuring instruments of an energy radiance, which are widely used in the military-industrial complex, space exploration, life support and environmental protection.

излучательабсолютно чёрное телорадиометр-компараторэнергетическая яркостькалибровочные и измерительные возможностиemitterblack body emittersradiometer-comparatortotal radiancecalibration and measurement capabilitiesReferencesБабушкин В. В., Долгих И. И., Либова И. В. Современное состояние и метрологическое обеспечение радиометрии инфракрасного излучения. Обзорная информация Вып. 1. Сер. «Метрологическое обеспечение измерений». М.: ВНИИКИ, 1983. 64 р.Babushkin V. V., Dolgikh I. I., Libova I. V., Modern state and metrological support of infrared radiation radiometry. Overview information, Iss. 1, Ser. “Metrological support of measurements”, Moscow, VNIIKI Publ., 1983, 64 p. (In Russ.)Бабушкин В. В., Бабушкина В. Я., Ищенко В. Ф., Облапохин И. Н. Исследование энергетической яркости низкотемпературных излучателей путем прямого сличения с образцовой моделью АЧТ. Методы и средства высокоточных спектрометрических и радиометрических измерений // Сборник научных трудов НПО «Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева». Ленинград: Энергия, Ленинградское отделение, 1980.Babushkin V. V., Babushkina V. Ya., Ishchenko V. F., Oblapokhin I. N. The study of the energy brightness of low-temperature emitters by direct comparison with the exemplary blackbody model. Methods and means of high-precision spectrometric and radiometric measurements, Collection of scientifi c papers, NPO “All-Union Order of the Red Banner of Labor Research Institute of Metrology named after. D. I. Mendeleev”, Leningrad, Branch of the publishing house “Energy”, 1980. (In Russ.)Долгих И. И., Сидорин В. К. Состояние и перспективы развития эталонной базы в области радиометрии ИК излучения // Измерительная техника. 1995. № 10. C. 26–29.Dolgikh I. I., Sidorin V. K., Measurement Techniques, 1995, vol. 38, no. 10, pp. 1115–1120. https://doi.org/10.1007/BF00990564Белозеров А. Ф., Омелаев А. И., Филипов В. Л. Современные направления применения ИК радиометров и тепловизоров в научных исследованиях и техники // Оптический журнал. 1998. № 6. C. 16.Belozerov A. F., Omelaev A. I., Filipov V. L., Modern directions of application of IR radiometers and thermal imagers in scientifi c research and technology, Journal of Optical Technology, 1998, vol. 65, no. 6, p. 451–459.Бабушкин В. В., Бабушкина В. Я., Долгих И. И., Либова И. В. Государственный специальный эталон единицы энергетической яркости для инфракрасного излучения // Измерительная техника. 1981. № 2. C. 24–28.Babushkin V. V., Babushkina V. Ya., Dolgikh I. I., Libova I. V., Measurement Techniques, 1981, vol. 24, no. 2, pp. 89– 95. https://doi.org/10.1007/BF01209253Долгих И. И., Походун А. И., Рыболовлева О. В., Смирнова В. В. Государственный первичный эталон единицы энергетической яркости инфракрасного излучения // Измерительная техника. 2001. № 10. С. 3–6.Dolgikh I. I., Pokhodun A. I., Rybolovleva O. V., Smirnova V. V., Measurement Techniques, 2001, vol. 44, no. 10, pp. 965–971. https://doi.org/10.1023/A:1013819431903Долгих И. И., Сильд Ю.А. Государственный первичный специальный эталон единицы энергетической яркости инфракрасного излучения ГЭТ 48-2001 // Российская Метрологическая Энциклопедия. 2-е изд. Т. 1. СПб.: ИИФ «Лики России», 2015. С. 651–655.Dolgikh I. I., Sild Y.A., Special State Primary Standard of the Unit of Infra-Red Radiation GET 48-2001, Russian Metrological Encyclopedia, 2nd ed, vol. 1, St. Petersburg, IIF “Liki Rossii” Publ., 2015, pp. 651–655. (In Russ.)Sild Iu. A., Vizulaynen E. V., Ivanova M. A., Enhancement of the state primary standard of the unit of total radiance, Proc. NEWRAD 2021, Conference arranged online by NIST, Boulder, USA, June 21–24, 2021, pp. 138–139. https://doi.org/10.5281/zenodo.4882794Sild Iu. A., Vizulaynen E. V., Ivanova M. A., Enhancement of the state primary standard of the unit of total radiance, Proc. NEWRAD 2021, Conference arranged online by NIST, Boulder, USA, June 21–24, 2021, pp. 138–139. https://doi.org/10.5281/zenodo.4882794Preston-Thomas H., The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90), Metrolgia, vol. 27, no. 1, pp. 3–10. https://doi.org/10.1088/0026-1394/27/1/002Preston-Thomas H., The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90), Metrolgia, vol. 27, no. 1, pp. 3–10. https://doi.org/10.1088/0026-1394/27/1/002Sild Iu. A., Vizulaynen E. V., Improving cell for black body sources of aluminum fi xed point, Proc. NEWRAD 2014, Conference in Espoo, Finland, 24–27 June 2014, pp. 151–152.Sild Iu. A., Vizulaynen E.V., Improving cell for black body sources of aluminum fi xed point, Proceedings of NEWRAD 2014, Conference in Espoo, Finland, 24–27 June 2014. pp. 151–152.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.