Комп’ютерні моделі ламп розжарювання

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorКравченко, І. В.
dc.contributor.authorМикитенко, В. І.
dc.date.accessioned2024-03-08T10:48:46Z
dc.date.available2024-03-08T10:48:46Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractСтаттю присвячено дослідженню існуючих та розробці нових комп’ютерних моделей напівсферичного та нормального спектрального коєфіцієнту випромінення оптичних ламп розжарювання. Оптичні лампи (tungsten halogen quarts filament electric lamp, FEL) сьогодні залишаються розповсюдженим джерелом випромінювання в різноманітних оптико-електронних системах. Вони забезпечують випромінення в ультрафіолетовому, видимому, ближньому ІЧ-А (IR-A, NIR) та середньому ІЧ-В (IR-B, SWIR) інфрачервоному діапазонах спектру та мають типові колірні температури 2300 К, 2850 К, 3200 К. Проведено аналіз двох груп існуючих моделей FEL. Моделі першої групи орієнтовані в першу чергу для існуючих установок калібрування та атестації оптико-електронних систем. Моделі другої групи є більш універсальними та «повними». Вони відтворюють поелементно структуру модельованої оптико-електронної системи та використовують фізичні та конструктивні параметри значущих елементів модельованої системи. Для всіх типів моделей температурних джерел базовими є формула Планка або наближення Віна. Існуючі моделі розроблені для видимого діапазону та діапазону 0.34 мкм – 2.6 мкм для температур 1600 К – 2800 К, що не враховує всі можливості сучасних FEL. Метою роботи є дослідження відомих моделей та поліноміальних моделей для застосування в розрахунках сучасних оптичних ламп з температурами 2300 К – 3200 К в широкому діапазоні довжин хвиль, включно з ультрафіолетовим, IR-A, IR-B. Проаналізовано точність та модифіковано параметри моделей Ларабі та Пона. Отримані залежності забезпечують підвищення точності в 1.4 – 4 рази. Проаналізовано точність та економічність поліноміальних моделей нормального спектрального коєфіцієнту випромінення в ультрафіолетовому, видимому, IR-A та IR-B діапазонах спектру. Розраховані коєфіцієнти моделей за критерієм мінімізації середньоквадратичного відхилення. Показано, що за критерієм середніх похибок в діапазоні 0.23 мкм – 2.7 мкм всі залежності мають похибку менше за 5 % у всьому діапазону та забезпечують мінімум 5 вірних знаків. За критерієм максимальних похибок з відносною похибкою в 5 % не можуть бути застосовані лінійні вирази, а похибку менше 1 % забезпечують тільки кубічні поліноми. Сформовано комбіновану поліноміальну модель, яка забезпечує методичну похибку наближення менше 1 % по всіх спектральних піддіапазонах, а у видимому діапазоні 0.3 мкм – 0.94 мкм – менше 0.5 %. Визначені часові витрати моделей та сформовані комбіновані моделі для застосування в процесорних системах з обмеженими обчислювальними можливостями.
dc.description.abstractotherThe article is devoted to the research of existing and the development of new computer models of the hemispherical and normal spectral coefficient of emission of optical incandescent lamps. Optical lamps (filament electric lamp, FEL) remain a prevalent source of radiation in various optoelectronic systems today. They provide radiation in the ultraviolet, visible, near-infrared (IR-A, NIR), and mid-infrared (IR-B, SWIR) spectral ranges and have typical color temperatures of 2300 K, 2850 K, 3200 K. An analysis of two groups of existing FEL models was carried out. The models of the first group are oriented primarily for existing calibration and certification installations of optoelectronic systems. The models of the second group are more universal and comprehensive. They reproduce the element-by-element structure of the modeled optoelectronic system and use the physical and constructive parameters of significant elements in the modeled system. Planck's formula or Wien's approximation is the basis for all types of temperature source models. Existing models are designed for the visible range and the range of 0.34 m – 2.6 m for temperatures of 1600 K – 2800 K, which does not take into account all the capabilities of modern FELs. The aim of the work is to investigate known models and polynomial models for use in calculations of modern optical lamps with temperatures ranging from 2300 K to 3200 K across a wide range of wavelengths, including ultraviolet, IRA, and IR-B. The accuracy of the Larabi and Pon models has been analyzed and their parameters have been modified. The obtained dependencies ensure an increase in accuracy by 1.4 - 4 times. The accuracy and cost-effectiveness of polynomial models of the normal spectral coefficient of radiation in the ultraviolet, visible, IR-A and IR-B spectrum ranges were analyzed. Model coefficients have been calculated based on the criterion of minimizing the root mean square deviation. It has been demonstrated that, according to the criterion of average errors in the range of 0.23 m - 2.7 µm, all dependencies have errors of less than 5 % throughout the entire range and provide a minimum of 5 correct digits. According to the criterion of maximum errors with a relative error of 5%, linear expressions cannot be applied, and an error of less than 1 % is provided only by cubic polynomials. A combined polynomial model was formed, which provides a methodological error of approximation of less than 1 % in all spectral sub-ranges, and in the visible range of 0.3 m - 0.94 m - less than 0.5 %. The time costs of the models are determined and the combined models are formed for use in processing systems with limited computing capabilities.
dc.format.pagerangeС. 21-29
dc.identifier.citationКравченко, І. В. Комп’ютерні моделі ламп розжарювання / Кравченко І. В., Микитенко В. І. // Вісник КПІ. Серія Приладобудування : збірник наукових праць. – 2023. – Вип. 66(2). – С. 21-29. – Бібліогр.: 14 назв.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/65352
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник КПІ. Серія Приладобудування : збірник наукових праць, 2023, Вип. 66(2)
dc.subjectлампа розжарювання
dc.subjectнормальний коєфіцієнт випромінення
dc.subjectнапівсферичний коєфіцієнт випромінення
dc.subjectвольфрам
dc.subjectкомп’ютерна модель
dc.subjectмоделювання
dc.subjectметодична похибка
dc.subjectабсолютна похибка
dc.subjectвідносна похибка
dc.subjectсередньоквадратичне відхилення
dc.subjectincandescent lamp
dc.subjectnormal radiation coefficient
dc.subjecthemispherical radiation coefficient
dc.subjecttungsten
dc.subjectcomputer model
dc.subjectmodeling
dc.subjectmethodical error
dc.subjectabsolute error
dc.subjectrelative error
dc.subjectstandard deviation
dc.subject.udc004.94 621.32 628.9
dc.titleКомп’ютерні моделі ламп розжарювання
dc.title.alternativeComputer models of incandenscent lamps
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
P.21-29.pdf
Розмір:
336.79 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник КПІ. Серія Приладобудування: збірник наукових праць, Вип. 66(2)