15.4. Обеспечение единства поляризационных измерений

 

Повышение точности поляризационных измерений и создание системы обеспечения их единства достигалось путем как совершенствования методик выполнения измерений и соответствующих СИ, так и разработки эталонной и поверочной (калибровочной) базы поляриметрии с одновременным введени­ем в стране государственной поверочной схемы. Следует при этом отметить, что основное внимание в течение многих лет уделялось проблеме повышения точности измерения угла вращения плоскости поляризации (колебаний) [80].

В конце 1974 г. во Всесоюзном НИИ метрологии им. Д. И. Менделеева был разработан и введен со сроком действия с 01. 01. 1975 г. до 01. 01. 1980 г. ГОСТ 8. 108-74 [80], распространявшийся на государственный специальный эталон и общесоюзную поверочную схему для средств измерений угла вращения плос­кости поляризации в видимой области спектра и устанавливавший назначение государственного специального эталона единицы угла вращения плоскости поляризации линейно-поляризованной волны в видимой области спектра — градуса (°), комплекс основных средств намерений, входящих в его состав, основные метрологические параметры эталона и порядок передачи размера единицы угла вращения плоскости поляризации от специального эталона при помощи рабочих эталонов и образцовых средств измерений рабочим сред­ствам измерений с указанием погрешностей и основных методов поверки.

Государственный специальный эталон содержал следующие СИ:

· фотоэлектрический поляриметр;

· кварцевую пластинку, задающую угол вращения плоскости поляризации линейно-поляризованной световой волны при 20 °С;

· источник излучения (лампу с электродами накала, заполненную есте­ственной ртутью при низком давлении буферного газа);

· двойной монохроматор, выделяющий из спектра излучения зеленую линию.

Эффективное значение воспроизводимых эталоном углов вращения плос­кости поляризации, при длине волны 546, 07 нм, составляло от —41 до +41°.

Государственный специальный эталон обеспечивал воспроизведение еди­ницы со средним квадратическим отклонением результата измерений (5), не превышающим 1 · 10~3°, при неисключенной систематической погрешно­сти (Θ ), не превышающей 0, 5 · 10~3°.

Методом прямых измерений размер единицы передавался рабочим эта­лонам, в качестве которых применялись поляриметрические кварцевые пла­стинки с углами вращения плоскости поляризации от —41 до +41° при длине волны 546, 07 нм.

Среднее квадратическое отклонение результата поверки рабочего эталона не должно было превышать 1, 5 · 10~3°.

Рабочие эталоны применялись для поверки образцовых фотоэлектриче­ских и рабочих фотоэлектрических и визуальных поляриметров методом пря­мых измерений.

В качестве образцовых СИ 1-го разряда применялись фотоэлектрические поляриметры с пределами измерений углов вращения плоскости поляризации от —41 до +41° при длине волны 546, 07 нм.

Средние квадратические отклонения результата поверки образцовыми СИ 1-го разряда не должны были превышать 2 · 10~3°.

Образцовые СИ 1-го разряда применялись для поверки образцовых 2-го разряда и рабочих поляриметрических пластинок методом прямых измере­ний. В качестве образцовых СИ 2-го разряда применялись образцовые поля­риметрические кварцевые пластинки по ГОСТ 8. 239-77 и ГОСТ 22409-77.

Средние квадратические отклонения результата поверки образцовыми СИ 2-го разряда не должны были превышать 5 10~3°.

Образцовые СИ 2-го разряда применялись для поверки рабочих поляри­метров и сахариметров методом прямых измерений. Соотношение погрешно­стей образцовых СИ 1 и 2-го разрядов должно было быть не более 1: 2, 5.

В качестве рабочих СИ применялись фотоэлектрические и визуальные поляриметры, сахариметры и контрольные поляриметрические пластинки.

Средние квадратические отклонения СИ измерений составляли от 5 · 10~" 3° до 2 · ИГ10.

Соотношение погрешностей образцовых 2-го разряда и рабочих средств измерений должно было быть не более 1: 2.

Действовавшая в соответствии с [80] общесоюзная поверочная схема изоб­ражена на рис. 15. 10.

В последнее время возникла достаточно острая потребность в проведении поверок эталонных поляриметрических пластинок по углу вращения плос­кости поляризации. Государственное унитарное предприятие НИИ «МИР-ПРОДМАШ» в 2000-м году разработало и изготовило прошедший испытания и внесенный в Государственный реестр средств измерений под № 21887-01 фотоэлектрический поляриметр Al-ЕПЭ, предназначенный для измерения УВПП поляриметрических пластинок. Поляриметр может использоваться в качестве эталонного СИ 1-го разряда по МИ 2128-91 при проведении поверки поляриметрических пластинок 2-го разряда в соответствии с ГОСТ 8. 239-77.

Принцип действия поляриметра основан на сканировании угла вращения плоскости поляризации и формировании с дальнейшим время-импульсным преобразованием электрического сигнала с представлением полученного ре­зультата в цифровой форме. Поляриметр состоит из четырех основных блоков: измерительного блока, блока питания осветителя, блока питания электронных узлов, термостата.

Измерительный блок включает в себя источник света (ртутную лампу низкого давления ДРС-50), монохроматор, поляризатор, фокусирующую оп­тическую систему, термостатируемую измерительную камеру с встроенным термопреобразователем сопротивления, непрерывно вращающийся анализа­тор, приемник излучения (фотоэлектронный умножитель).

Электронная система поляриметра обрабатывает рабочий сигнал с выхода ФЭУ, сигналы датчиков блока сканирования и сигнал датчика температуры в измерительной камере.

Рис. 15. 10. Общесоюзная поверочная схема для средств измерений угла вращения плоскости поляризации в видимой области спектра

 

Результат измерения УВПП поляриметрической пластинки, помещенной в измерительную камеру, выводится на цифровое табло. Одновременно на другое цифровое табло выводится результат измерения температуры в изме­рительной камере. Все устройство смонтировано в массивном корпусе. Блоки питания вырабатывают необходимые для электропитания всех составных ча­стей поляриметра стабилизированные напряжения. Термостат предназначен для поддержания стабильной температуры в диапазоне от 19 до 21 °С в из­мерительной камере. Термостат не входит в комплект поставки поляриметра.

Государственный специальный эталон

единицы угла вращения плоскости поляризации

линейно-поляризованной волны в видимой области спектра

S=l · 1< Г3°

(λ = 546, 07 нм) Θ = 0, 5 · 10~3 °

/^Прямые\ ^ измерения J

Рабочие эталоны набор кварцевых пластинок от-41°до+41° S=l, 5-10-3°

Прямые4 измерения.

Образцовые фотоэлектрические

поляриметры

от-41° до+41°

S = 2-1< T3°

Прямые ^измерения,

Образцовые поляриметрические

кварцевые пластинки

от-41°до+41°

S = 5 · 1(Г3 °

Прямые ι V измеренияУ

Контрольные поляриметрические

пластинки от-41° до+41° S=1, 5-1< T3°

Рабочие поляриметры и сахариметры

О - 360 ° S = l ■ 10~2-2 - Ι Ο " 1 °

Рабочие

поляриметры

от-41°до+4Г

S = 5· 10" 3°

 

Основные технические характеристики поляриметра.

 

Диапазон измерений угла вращения плоскости поляризации (УВПП), гра­дусы угловые (°)от -80 до +80

1) Граница не исключенной систематической погрешности поляриметра, °:

a) в диапазоне от минус 45° до плюс 45°          ±0, 0015

b) в диапазоне от минус 80° до минус 45°        ±0, 0015

c) и от плюс 45° до плюс 80°                    ±0, 0025

2) Среднее квадратическое отклонение результата измерений при числе из­мерений в группе η = 10, °, не более:

a) в диапазоне от минус 45° до плюс 45°                                       0, 0006

b) в диапазоне от минус 80° до минус 45°и от плюс 45° до плюс 80°             0, 0010

3) Рабочая длина волны, нм                                  546, 07

4) Температура в измерительной камере, °С        от 19 до 21

5) Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения температуры в измерительной камере, °С ±0, 1

6) Отсчет показаний УВПП, °, и температуры, °С цифровой

7) Дискретность показаний по шкалам

a) УВПП, °                             0, 0001

b) температуры, °                           0, 1

8) Время одного измерения, с:

a) в режиме экспресс-оценки           от 7 до 13

b) в рабочем режиме                       от 95 до 105

9) Напряжение питания, В                   220±2 %

10) Частота питающей сети, Гц                  50±1 %

11) Потребляемая мощность, Вт, не более  350

12) Габаритные размеры, мм3, не более:

a) измерительного блока                1000 χ 550 х 350

b) блока питания осветителя           350 χ 250 х 250

c) блока питания электронных узлов 350 χ 250 х 250

13) Масса, кг, не более:

a) измерительного блока                80

b) блока питания осветителя          15

c) блока питания электронных узлов.      15

 

Поляриметр подлежит периодической поверке в соответствии с разделом 11 «Методики поверки» руководства по эксплуатации, утвержденной Ростест-Москва. Межпроверочный интервал — 1 год.

Средства поверки:

· рабочий эталон единицы угла вращения плоскости поляризации по МИ 2128-91, диапазон измерений от минус 50 до плюс 50°, СКО сличения с государственным эталоном 5σ = 0, 0015°;

· комплект поляриметрических пластинок, диапазон измерений от минус 80 до минус 45° и от плюс 45 до плюс 80°, СКО сличения с государственным эталоном 5Σ = 0, 002°;

· термометр стеклянный ртутный по ГОСТ 13646-68, диапазон измерений от 19 до 21 °С, цена деления 0, 05 °С.

⇐ Предыдущая53545556575859606162Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: