Filtre radyometresinin tasarımı karakterizasyonu ve detektör tabanlı ulusal tayfsal ışınım düzeyi ölçeğinin kurulması
Characterization of constructed filter radiometer and establishment of detector based national spectral irradiance scale
- Tez No: 171064
- Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. HASAN ASLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
ÖZET Optik ölçümlerin doğruluğu ölçeklerin oluşturulmasında kullanılan cihaz ve tekniklerle doğrudan bağlantılıdır. Elektriksel yerine koyma düşük sıcaklık radyometresinin (ESCR) geliştirilmesi bilim adamlarına optik ölçümleri daha doğru olarak gerçekleştirme olanağı sağlamıştır. Bu sayede optik güç 1 x 1 0 ~* seviyesinde belirsizlikle ölçülebilir duruma gelmiştir. Bu doğruluk optik ölçümlere son dönemlerde geliştirilmiş tuzak detektörler kullanılarak transfer edilmiştir. Bu detektörler optik radyometrideki spektral duyarlılık, spektral ışıma, spektral ışınım düzeyi ölçeklerinin gerçekleştirilmesi ve bu ölçeklerin test detektörler üzerinden transferi için kullanılır. Bu sayede izlenebilirlik zinciri kısaltılmış olur ve spektral ışınım düzeyi, ışık şiddeti, ve aydınlık düzeyi birimleri filtre radyometreler kullanılarak düşük belirsizlikle oluşturulmuş olur. Bu birimlerin oluşturulması ve bir yüksek sıcaklık siyah cisminin spektral ışıması ve sıcaklığının belirlenmesi amacıyla laboratuarda yansıtma tip tuzak detektör temelli filtre radyometreler tasarlanmıştır. Bu çalışmada geliştirilen filtre radyometreler kullanılarak TUBÎTAK-Ulusal Metroloji Enstitüsü (UME) optik standartları laboratuarında yapılan birincil seviye fotometrik ve radyometrik birimlerin oluşturma çalışmaları aktarılmaktadır. Çalışmanın başlangıcında tayfsal olarak kalibreli tuzak detektör, spektral geçirgenliği ölçülmüş filtre ve alanı bilinen foto aralıktan oluşan filtre radyometresinin tasarımı hakkında bilgiler verilmektedir. Filtre radyometrenin komple karakterizasyonu bu sıralamada gerçekleştirilmiştir. İlk olarak homojenlik, polarizasyon bağımlılığı, doğrusallıktan sapma, ve yansıtma ölçümlerinden oluşan optik karakterizasyon ölçümleri geliştirilen sistemler kullanılarak sağlanmıştır. Metrolojik uygulamalarda kullanmak amacıyla filtre radyometrelerin mutlak duyarlılıkları 360 nm ile 900 nm dalga boyları aralığında mutlak olarak belirlenmiştir. Bu amaç için elektriksel yerine koyma düşük sıcaklık radyometresistemi ve yoğunluğu kararlaştırılmış dikey polarize sabit (632.8 nm) ve ayarlanabilir i (543.2 nm, 593.8 nm, 604.5 nm, 611.7 nm ve 639.9 nm) He-Ne, ayarlanabilir (457.1 nm, 488.0 nm and 514.5 nm) gaz lazeri ve çiftlenmiş Nd:YAG (532vQsnm) ;V^ katı hal lazerleri kullanılmıştır. Spektral duyarlılık ölçeği ise fiziksel modeller kullanılarak belirtilen dalga boyu aralığında elde edilmiştir. Zamana bağlı olarak sıcaklık kararlılığı filtre radyometreler için en temel özelliklerden biridir. Bundan dolayı filtre radyometrenin ön bakır modülünün sıcaklık kararlılığı zamana bağlı olarak gözlemlenmiş ve geliştirilmiş olan Labview yazılım temelli program kullanılarak kaydedilmiştir. Foto aralıkların efektif alanları geliştirilmiş olan optik temelli ölçüm sistemi kullanılarak 1.6 x 10“4 belirsizlikle belirlenmiştir. Filtrelerin spektral geçirgenliklerinin ölçülmesi amacıyla otomatik geçirgenlik sistemi kullanılmıştır. 286 nm ile 901 nm dalga boyu aralığında spektral ışınım düzeyi ölçeğini oluşturmak amacıyla bir teknik geliştirilmiştir. Referans standart olarak kullanılmak üzere FEL tip kuvars halojen lambalar için özel olarak tasarlamış soğutucu sistem yapılmış ve lambalar yaşlandırılmıştır. Bu metot da filtre radyometrenin düşük sıcaklık radyometresine doğrudan izlenebilirliği, görülür ve yakın kızılötesi bölgedeki ölçümlerde önemli avantajlar sağlamaktadır. Lamba fılamanı ile foto aralık yüzeyi arasındaki interferometrik mesafe ölçüm sistemi ise kurulan sistemin diğer bir avantajıdır. Spektral ışınım düzeyi ölçümlerindeki genişletilmiş belirsizlik (k=2) 400 nm dalga boyunun üzerinde % 0.6 düzeyindeyken morötesi bölgede bu değereler % 1.5 ile % 2.3 arasındadır. Işık şiddeti birimi kandela 2.88 x 10”3 genişletilmiş belirsizlikle oluşturulmuş ve fotometrik ölçek detektör temelli teknik kullanılarak yüksek doğrulukla kurulmuştur. Kandela biriminin gerçekleştirilmesi optik düzenekte geleneksel Osram Wi41/G tip gaz boşalmak ışık kaynaklan ve laboratuar tarafından geliştirilmiş filtre radyometreler kullanılarak sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
SUMMARY Accuracy of the radiometric measurements depends directly on the techniques and devices used in the realization of the scales. The development of the electrical substitution cryogenic radiometer (ESCR) allowed the scientists to make more accurate optical measurement. Hence measurement of optical power can be made with an uncertainty of about 1 x 1 0 ~*. This accuracy can be transferred to optical calibrations by the developed trap detectors. These detectors are used for the realization of spectral responsivity, spectral radiance, spectral irradiance scales in optical radiometry and transferring the scales to test detectors because of their important optical properties. Consequently the traceability chain is shortened and realization of units of spectral irradiance, luminous intensity and illuminance can be obtained with the lowest uncertainties by using filter radiometers. For the realization of these units and for the determination of the temperature and spectral radiance of a high- temperature black body, reflection type trap detector based filter radiometers have been constructed in the laboratory. In this study, primary realization studies of photometric and radiometric quantities performed at TÜBİTAK-Ulusal Metroloji Enstitüsü Optical Standards Laboratory by using developed filter radiometers are presented. At the beginning, the design of the developed filter radiometer that consists of a spectrally calibrated trap detector, a filter with measured transmittance and an aperture with known area are described. Complete characterization of the filter radiometer was performed with this order. First, Optical characterization studies of the trap detector, which are uniformity, polarization sensivity, non-linearity and reflectance measurement were obtained by using the established systems. Absolute responsivities of filter radiometers have been determined between 360 and 900 nm wavelength ranges to use them in applications of metrology. For this purpose, electrical substitution-cryogenic radiometer system and intensity stabilized vertically polarized fixed (632.8 nm) and tuneable (543.2 nm, 593.8 nm, 604.5 nm, 611.7 nm[ft.+ and 639.9 nm) He-Ne and tuneable Ar+ (457.1 nm, 488.0 ran and 514.Ş nm),gas- ], > lasers and a doubled Nd:YAG (532.0 nm) solid state laser were used. îhe^spebtrâl, *; j i responsivity scale was determined by using physical models. Temperature stability versus time is one of the main important features for the filter radiometers. Therefore, stability of the copper front-module of filter radiometer was observed for performance testing. Changes of the temperature were observed and recorded automatically by using developed Labview based software during operating time. Effective areas of the apertures were attained with an uncertainty of l.oxlO“4 by using established optical based measurement set-up. An automated spectral-transmittance measurement facility was used for measuring of the spectral transmittance of filters. A technique is introduced for realizing spectral irradiance in the range between 286 nm to 901 nm. FEL-type quartz halogen lamps were seasoned to be used as reference standards. In this method, direct traceability of the radiometer to the cryogenic radiometer gives an important advantage in the visible and the near infrared region. Another advantage of this system is the measurement procedure of distance between the lamp filament and aperture surface of the filter radiometer. The expanded uncertainty (k=2) of spectral irradiance measurement is between 2.3 % and 1.5 % in the UV region, while the uncertainty is of order 0.6 % above 400 nm. Luminous intensity unit of candela was realized with an expanded uncertainty of 2.88x1 0”3 and photometric scale was re-established depending on this detector-based realization. Candela realization was performed on optical bench using traditional Osram Wi41/G type incandescent light source and the developed filter-radiometer.
Benzer Tezler
- Milimetre dalga boyunda yüzgeç hat karıştırıcı tasarımı
Balanced finline mixer design in millimeter wawe band
DEMET SEVİL ARMAĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. OSMAN PALAMUTÇUOĞLU
- Analysis and prediction of filter cake washing
Filtre keki yıkanmasının analizi ve tahmini
YEŞİM GÜÇBİLMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT YILMAZ
- Filter loaded coaxial colinear antenna
Filtre ile yüklemeli parçalı koaksiyel doğrusal anten
EBRU ÖNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALTUNKAN HIZAL
- Lineer olmayan yükleri içeren enerji sistemlerinde harmonik kayıpların yapay sinir ağları ile analizi ve filtre maliyetlerinin kestirimi
Analysis o harmonics losses in power systems including non-linear loads with artificial neural network and estimating filter costs
ASLAN İNAN
Doktora
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇAKIR
- Filtre ve sentetik bobinlerin birim kazançlı hücreler kullanarak tasarımları ve performans analizleri
Designs and performance analyses of filter and synthetic inductor using unity gain cells
HALİL ALPASLAN
Doktora
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN YÜCE