Approximation methods used for processing measurements of the intensity spectra of radiation sources of SF-56 spectrophotometers

Research output: Contribution to journalArticleResearchpeer-review

Abstract

The experimental results of testing the operation features of a SF-56 spectrophotometer are presented. Methods for processing the results of measuring the intensity of radiation sources using Maxima and Gnuplot software packages are developed to increase the accuracy of measurements. The use of the Gaussian function in approximation of the emission curve of low-pressure gas lamps for a nominal slit width of 0.3 nm increases the accuracy of determination of the wavelength of the maximum of emission lines by 2.5 times compared to the passport data. However, the effective width of the slit defined as the half-width of the reference line 486 nm (or 656.1 nm) always exceeds the passport values by 15 - 20%, and for a nominal slit of 1 nm by a factor of 1.5. The wavelength of the maximum of the SF-56 reference line (during the measurement time up to 6000 sec) linearly depends on time. The dependence of the reference line intensity on the heating time turned out to be nonlinear and is well approximated by the formula for an oscillator with a damping factor equal to the natural frequency. An analytical expression for the spectrum of the tungsten emission coefficient in the wavelength range of 300 - 1100 nm was derived. The Planck curve for the tungsten emissivity describes the spectrum of the signal of a standard incandescent lamp only in the wavelength range of 300 - 420 nm. The spectral function of the instrument is also determined. It is noted that SF-56 spectrophotometers can be used to measure the spectra of radiation sources placed in the lighting unit. The presented data can be used both to improve this type of devices, and to improve the accuracy and reliability of measurement results.
Translated title of the contributionApproximation methods used for processing measurements of the intensity spectra of radiation sources of SF-56 spectrophotometers
Original languageRussian
Pages (from-to)36-40
Number of pages5
JournalЗаводская лаборатория. Диагностика материалов
Volume85
Issue number3
DOIs
Publication statusPublished - 2019

Fingerprint

spectrophotometers
radiation sources
slits
approximation
wavelengths
luminaires
tungsten
curves
emissivity
illuminating
resonant frequencies
low pressure
damping
time measurement
oscillators
computer programs
heating
coefficients
gases

GRNTI

  • 81.00.00 GENERAL AND COMPLEX PROBLEMS OF TECHNICAL AND APPLIED SCIENCES AND BRANCHES OF THE NATIONAL ECONOMY

Level of Research Output

  • VAK List

Cite this

@article{c909d497aed042b393a68b63ef8a26be,
title = "МЕТОДИКИ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРОВ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРА СФ-56",
abstract = "Приведены экспериментальные результаты тестирования работы спектрофотометра СФ-56. Предложены методики обработки данных измерения интенсивности источников излучения с помощью программ Maxima и Gnuplot. Установлено, что применение гауссовой функции для аппроксимации кривой излучения газовых ламп низкого давления в случае номинальной ширины щели прибора 0,3 нм повышает точность определения длины волны максимума линий излучения по сравнению с паспортными данными в 2,5 раза. Вместе с тем эффективная ширина щели, определенная как полуширина реперной линии 486,0 (или 656,1) нм, всегда превышает паспортные значения в среднем на 15 - 20 {\%}, а в случае номинальной щели 1 нм - в 1,5 раза. Длина волны максимума реперной линии СФ-56 (в течение времени измерений до 6000 с) линейно зависит от времени. Интенсивность реперной линии со временем прогрева прибора меняется нелинейно и хорошо аппроксимируется формулой для осциллятора с декрементом затухания, равным его собственной частоте. Получено аналитическое выражение для спектра коэффициента излучения вольфрама в интервале длин волн 300 - 1100 нм. Планковская кривая для испускательной способности вольфрама описывает спектр сигнала штатной лампы накаливания СФ-56 только в интервале 300 - 420 нм. Также определена спектральная функция прибора. Отмечено, что с помощью СФ-56 можно измерять спектры источников излучения, размещаемых в осветительном блоке. Представленные данные могут быть использованы как для совершенствования данного типа приборов, так и для повышения точности и достоверности результатов измерения.",
author = "Скорняков, {Лев Геннадьевич} and Демин, {Андрей Вячеславович} and Денисова, {Ольга Владимировна}",
year = "2019",
doi = "10.26896/1028-6861-2019-85-3-36-40",
language = "Русский",
volume = "85",
pages = "36--40",
journal = "Заводская лаборатория. Диагностика материалов",
issn = "1028-6861",
publisher = "ООО {"}Издательство {"}ТЕСТ-ЗЛ{"}",
number = "3",

}

TY - JOUR

T1 - МЕТОДИКИ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРОВ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРА СФ-56

AU - Скорняков, Лев Геннадьевич

AU - Демин, Андрей Вячеславович

AU - Денисова, Ольга Владимировна

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Приведены экспериментальные результаты тестирования работы спектрофотометра СФ-56. Предложены методики обработки данных измерения интенсивности источников излучения с помощью программ Maxima и Gnuplot. Установлено, что применение гауссовой функции для аппроксимации кривой излучения газовых ламп низкого давления в случае номинальной ширины щели прибора 0,3 нм повышает точность определения длины волны максимума линий излучения по сравнению с паспортными данными в 2,5 раза. Вместе с тем эффективная ширина щели, определенная как полуширина реперной линии 486,0 (или 656,1) нм, всегда превышает паспортные значения в среднем на 15 - 20 %, а в случае номинальной щели 1 нм - в 1,5 раза. Длина волны максимума реперной линии СФ-56 (в течение времени измерений до 6000 с) линейно зависит от времени. Интенсивность реперной линии со временем прогрева прибора меняется нелинейно и хорошо аппроксимируется формулой для осциллятора с декрементом затухания, равным его собственной частоте. Получено аналитическое выражение для спектра коэффициента излучения вольфрама в интервале длин волн 300 - 1100 нм. Планковская кривая для испускательной способности вольфрама описывает спектр сигнала штатной лампы накаливания СФ-56 только в интервале 300 - 420 нм. Также определена спектральная функция прибора. Отмечено, что с помощью СФ-56 можно измерять спектры источников излучения, размещаемых в осветительном блоке. Представленные данные могут быть использованы как для совершенствования данного типа приборов, так и для повышения точности и достоверности результатов измерения.

AB - Приведены экспериментальные результаты тестирования работы спектрофотометра СФ-56. Предложены методики обработки данных измерения интенсивности источников излучения с помощью программ Maxima и Gnuplot. Установлено, что применение гауссовой функции для аппроксимации кривой излучения газовых ламп низкого давления в случае номинальной ширины щели прибора 0,3 нм повышает точность определения длины волны максимума линий излучения по сравнению с паспортными данными в 2,5 раза. Вместе с тем эффективная ширина щели, определенная как полуширина реперной линии 486,0 (или 656,1) нм, всегда превышает паспортные значения в среднем на 15 - 20 %, а в случае номинальной щели 1 нм - в 1,5 раза. Длина волны максимума реперной линии СФ-56 (в течение времени измерений до 6000 с) линейно зависит от времени. Интенсивность реперной линии со временем прогрева прибора меняется нелинейно и хорошо аппроксимируется формулой для осциллятора с декрементом затухания, равным его собственной частоте. Получено аналитическое выражение для спектра коэффициента излучения вольфрама в интервале длин волн 300 - 1100 нм. Планковская кривая для испускательной способности вольфрама описывает спектр сигнала штатной лампы накаливания СФ-56 только в интервале 300 - 420 нм. Также определена спектральная функция прибора. Отмечено, что с помощью СФ-56 можно измерять спектры источников излучения, размещаемых в осветительном блоке. Представленные данные могут быть использованы как для совершенствования данного типа приборов, так и для повышения точности и достоверности результатов измерения.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=37148417

U2 - 10.26896/1028-6861-2019-85-3-36-40

DO - 10.26896/1028-6861-2019-85-3-36-40

M3 - Статья

VL - 85

SP - 36

EP - 40

JO - Заводская лаборатория. Диагностика материалов

JF - Заводская лаборатория. Диагностика материалов

SN - 1028-6861

IS - 3

ER -