izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2024-5-26-34izmertech-2148Research ArticleОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯOPTICOPHYSICAL MEASUREMENTSНациональные эталоны единицы оптической плотности: принципы построения оптических схем, конструктивные и метрологические характеристикиNational standards of optical density units: principles of optical scheme design, constructive and metrological characteristicshttps://orcid.org/0000-0002-2331-3267МарченкоС. Н.MARCHENKOS. N.

Сергей Николаевич Марченко, ведущий научный сотрудник

Москва

Sergey N. Marchenko

Moscow

 

marchenko@vniiofi.ruВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измеренийРоссияAll-Russian Research Institute for Optical and Physical MeasurementsRussian Federation202410062024052634Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20242024ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2148

Описано современное состояние метрологического обеспечения прецизионных измерений оптической плотности. С целью анализа принципов построения оптических схем, структурных, конструктивных и функциональных особенностей блоков, входящих в состав эталонов, и метрологических характеристик национальных эталонов единицы оптической плотности рассмотрены высокоточные средства измерений оптической плотности, разработанные национальными метрологическими институтами России, Германии, Китая, США. Приведены уравнения измерений оптической плотности, являющиеся математической моделью процесса измерения оптической плотности материалов в проходящем свете. Описаны принципы работы эталонов единицы оптической плотности в проходящем свете на основе фильтрации светового потока. Представлены данные исследований геометрических и спектральных характеристик пяти национальных эталонов единицы оптической плотности четырёх стран, а также проанализированы оптические схемы и характеристики эталонов по следующим направлениям: соответствие международным стандартам; особенности оптических схем; способы фильтрации светового потока и создания рассеянного излучения; особенности позиционирования объекта; тип приёмника излучения; метрологические характеристики. Приведены сведения об участии национальных эталонов в международных сличениях. Метрологические характеристики указанных национальных эталонов сведены в таблицу. Учёт и использование рассмотренных особенностей оптических схем, конструктивных решений в совокупности с метрологическими характеристиками описанных приборов способствует повышению уровня разработок при совершенствовании Государственного первичного эталона единицы оптической плотности ГЭТ 206-2016.

The current state of metrological support for precision optical density measurements is described. In order to analyze the principles of building optical schemes, structural, constructive and functional features of the blocks included in the standards, and metrological characteristics of national standards of optical density units, high-precision optical density measuring instruments developed by national metrological institutes of Russia, Germany, China, and the USA are considered. The equations of optical density measurements are presented, which are a mathematical model of the process of measuring the optical transmittance density of materials. The principles of operation of optical transmittance density unit standards based on light fl   fi ration are described. The data of studies of geometric and spectral characteristics of fi national standards of optical density units of four countries are presented, as well as optical schemes and characteristics of standards in the following areas are analyzed: compliance with international standards; features of optical schemes; methods of fi the luminous fl and creating scattered radiation; features of object positioning; type of radiation receiver; metrological characteristics. Information is provided on the participation of national standards in international comparisons. The metrological characteristics of these national standards are summarized in a table. Taking into account and using the considered features of optical schemes, design solutions in conjunction with the metrological characteristics of the described devices contributes to an increase in the level of development while improving the State primary standard of the unit of optical density GET 206-2016.

оптическая плотностьдиффузная оптическая плотность в проходящем светенациональный эталонединица оптической плотностиметрологические характеристикиoptical densitydiffuse optical transmittance densitynational standardoptical density unitsmetrological characteristicsReferencesEarly E. A., O’Brian T. R., Saunders R. D., Parr A. C. Film step tablet standards of diffuse visual transmission density – SRM 1001 and SRM 1008, NIST Special Publication 260-135, Washington (1998).Early E. A., O’Brian T. R., Saunders R. D., Parr A. C. Film step tablet standards of diffuse visual transmission density – SRM 1001 and SRM 1008, NIST Special Publication 260-135, Washington (1998).Buhr E., Hoeschen D., Bergmann D. The measurement of diffuse optical densities. Part I: The diffusion coefficient. Journal of Imaging Science and Technology, 39, 453 (1995).Buhr E., Hoeschen D., Bergmann D. The measurement of diffuse optical densities. Part I: The diffusion coefficient. Journal of Imaging Science and Technology, 39, 453 (1995).Buhr E., Hoeschen D., Bergmann D., The measurement of diffuse optical densities. Part II: The German standard reference densitometers. Journal of Imaging Science and Technology, 43, 382–387 (1999).Buhr E., Hoeschen D., Bergmann D. The measurement of diffuse optical densities. Part II: The German standard reference densitometers. Journal of Imaging Science and Technology, 43, 382–387 (1999).Buhr E., Bergmann D., Early E. A., O’Brian T. R. Intercomparison of visual diffuse transmission density measurements. Journal of Imaging Science and Technology, 44, 156–159 (2000).Buhr E., Bergmann D., Early E. A., O’Brian T. R. Intercomparison of visual diffuse transmission density measurements. Journal of Imaging Science and Technology, 44, 156–159 (2000).Rui C., Zai-qing L., Zi-long L., Yu W., Juan L. The study of the visual diffuse transmission density benchmark. Acta Metrologica Sinica, 32(4), 309–314 (2011). https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2011.04.05Rui C., Zai-qing L., Zi-long L., Yu W., Juan L. The study of the visual diffuse transmission density benchmark. Acta Metrologica Sinica, 32(4), 309–314 (2011). https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2011.04.05Zi-long L., Yuxiao L., Yiqin J., Jin L., Ruping L., Shuguo Z., Qiaoxiang Z., Rui C. A new diffuse optics emitter for high visual diffuse transmission density measurement. Applied Sciences, 9(14), 2774 (2019). https://doi.org/10.3390/app9142774Zi-long L., Yuxiao L., Yiqin J., Jin L., Ruping L., Shuguo Z., Qiaoxiang Z., Rui C. A new diffuse optics emitter for high visual diffuse transmission density measurement. Applied Sciences, 9(14), 2774 (2019). https://doi.org/10.3390/app9142774Суханов В. Л., Забродский В. В., Аруев П. Н. и др. Исследование характеристик фотоприёмного устройства для денситометрического комплекса. Фотоника, (1(43)), 74–84 (2014). https://elibrary.ru/rxxqbtSukhanov V. L., Zabrodsky V. V., Aruyev P. N. et al. Investigation of the characteristics of a photodetector for a densitometric complex. Photonics, (1(43)), 74–84 (2014). (In Russ.)Андреев В. И., Лясковский В. Л., Втулкин П. П. и др. Разработка Государственного первичного эталона единицы оптической плотности ГЭТ 206-2013. Законодательная и прикладная метрология, (6(133)), 38–43 (2014). https://elibrary.ru/szfrbnAndreev V. I., Lyaskovskii V. L., Vtulkin P. P. et al. Razrabotka Gosudarstvennogo pervichnogo etalona edinicy opticheskoj plotnosti GET 206-2013. Legislative and Applied Metrology, (6(133)), 38–43 (2014). (In Russ.)Зябликов Д. Н., Иванов А. В., Колдашов А. В., Марченко С. Н. Государственный первичный эталон единицы оптической плотности ГЭТ 206-2016. Измерительная техника, (8), 3–7 (2021). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-8-3-7Zyablikov D. N., Ivanov A. V., Koldashov A. V., Marchenko S. N. State primary standard of optical density unit GET 206-2016. Measurement Techniques, 64(8), 607–612 (2021). https://doi.org/10.1007/s11018-021-01979-1Early E. A., Cromer C. L., Xiong X. et al. NIST reference densitometer for visual diffuse transmission density. The Journal of Imaging Science and Technology, 43, 388–397 (1999).Early E. A., Cromer C. L., Xiong X. et al. NIST reference densitometer for visual diffuse transmission density. The Journal of Imaging Science and Technology, 43, 388–397 (1999).Early E. A., O’Brian T. R. NIST transmission density instrument. Analytica Chimica Acta V, 380(2-3), 143–153 (1999).Early E. A., O’Brian T. R. NIST transmission density instrument. Analytica Chimica Acta V, 380(2-3), 143–153 (1999).

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