СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОПУСКАНИЯ ОБЪЕКТИВОВ Российский патент 2011 года по МПК G01M11/02 

Изобретение относится к фотометрии и спектрофотометрии и может быть использовано для определения коэффициента пропускания объективов и линз относительным методом преимущественно в инфракрасной области спектра.

Известен способ измерения коэффициента пропускания объектива с применением светоделителя (Проблемы энергетической фотометрии. Сборник статей - М., Атомиздат. - 1979 г. - С.63-69). Способ заключается в том, что измеряемый объектив, в фокусе которого располагают автоколлимационное плоское зеркало, освещают через светоделитель коллимированным пучком излучения. Регистрируют сигнал фотоприемника U₁, обусловленный потоком излучения, который проходит через объектив, отражается от автоколлимационного зеркала, вновь проходит через объектив и отражается от поверхности светоделителя. Выводят объектив из освещающего пучка и регистрируют сигнал U₂, соответствующий уровню 100% пропускания. Коэффициент пропускания объектива определяют по формуле:

Недостатком этого способа является невысокая точность измерений, обусловленная большой потерей потока излучения при прохождении через светоделитель и последующим отражением от него фотометрируемых потоков излучения, что ограничивает применение способа, особенно при измерениях в инфракрасной области спектра.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения коэффициента пропускания объективов (авторское свидетельство №1435980, МКИ G01M 11/02, опубликовано 1988, Бюл. №41), заключающийся в том, что берут в качестве контролируемых не менее трех объективов, вводят в поток излучения поочередно их сочетания по два последовательно установленных объектива, регистрируют потоки излучения на выходе и входе контролируемых объективов, коэффициент пропускания объективов определяют по формулам.

В рассматриваемом способе коэффициент пропускания объективов определяют в течение времени, значительную часть которого, помимо времени, затрачиваемого на регистрацию потоков излучения, занимают длительные, предварительно выполняемые перед каждым циклом регистрации настроечные процедуры, связанные с формированием фотометрируемых пар объективов, с перемещениями фотоприемника и установкой его в рабочих положениях. В связи с этим продолжительность измерений, особенно спектральных, проводимых, как правило, в широкой рабочей спектральной области пропускания объективов, может составлять несколько часов. В течение этого времени на результат регистрации потоков излучения оказывают влияние внешние факторы, изменяющие параметры фотоприемной системы, например изменение в зависимости от фоновой ситуации чувствительности фотоприемника, что вызывает дрейф значений регистрируемых потоков. Помимо этого, факт перемещения фотоприемника может приводить к существенным погрешностям регистрации. С учетом вышеизложенного рассматриваемый способ измерения коэффициента пропускания объективов обладает малой точностью.

Технический результат заключается в повышении точности измерений коэффициента пропускания объективов путем исключения влияния на результат измерений внешних факторов, что достигается за счет оперативного формирования фотометрируемых пар объективов и практически одновременного (в течение короткого промежутка времени) их фотометрирования.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения коэффициента пропускания объективов, заключающемся в том, что берут в качестве контролируемых не менее трех объективов, вводят в поток излучения поочередно их сочетания по два последовательно установленных объектива, регистрируют потоки излучения на входе и выходе контролируемых объективов и коэффициент пропускания объективов определяют по формулам, контролируемые объективы устанавливают так, чтобы их оптические оси были параллельны друг к другу, при этом фокусы объективов совмещают двумя плоскими коммутирующими зеркалами, формируют коммутирующими зеркалами фотометрируемые пары объективов, последовательно освещают первые в паре объективы коллимированным потоком излучения, направляют плоским зеркалом коллимированные потоки излучения, выходящие из вторых в паре объективов, на фотоприемную систему и регистрируют их, направляют плоским зеркалом освещающий коллимированный поток излучения на фотоприемную систему и регистрируют поток излучения на входе в объективы, затем без контролируемых объективов регистрируют поток излучения, отраженный коммутирующими зеркалами, и определяют коэффициент пропускания объективов по формулам:

где τ₁, τ₂ и τ₃ - коэффициенты пропускания объективов;

a - показания регистрирующего прибора для потока излучения на входе в объективы;

b - показания регистрирующего прибора для потока излучения на выходе первого и третьего объективов;

c - показания регистрирующего прибора для потока излучения на выходе первого и второго объективов;

d - показания регистрирующего прибора для потока излучения на выходе второго и третьего объективов;

ρ - коэффициент отражения коммутирующих зеркал: , где e - показания регистрирующего прибора для потока излучения, отраженного от коммутирующих зеркал без контролируемых объективов.

На чертеже показана оптическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения коэффициентов пропускания объективов.

Устройство содержит контролируемые объективы 1, 2, 3, два плоских коммутирующих зеркала 4 и 5, каждое из которых снабжено механизмом линейного перемещения вдоль оси, перпендикулярной оптическим осям контролируемых объективов, источник излучения 6, в виде выходной щели монохроматора, объектив 7, формирующий коллимированный поток излучения, и последовательно установленные по ходу потока излучения апертурную диафрагму 8 и плоское зеркало 9 с механизмом линейного перемещения вдоль оптической оси потока излучения, перпендикулярной оптическим осям контролируемых объективов, плоское зеркало 10 с механизмом линейного перемещения вдоль оптической оси фотометрируемых потоков, перпендикулярной оптическим осям контролируемых объективов, и механизмом поворота на 90°, объектив 11 и фотоприемную систему, содержащую фотоприемник 12, расположенный в фокальной плоскости объектива 11, регистрирующий прибор 13.

Способ измерения осуществляют следующим образом.

Устанавливают плоские коммутирующие зеркала в положения 4 и 5 и образуют фотометрируемую пару из первого и третьего объективов. Освещают контролируемый объектив 1 коллимированным потоком излучения, отраженным от плоского зеркала 9, установленного в положение I. Выходящий из контролируемого объектива 3 коллимированный поток направляют плоским зеркалом 10, находящимся в положении II, на объектив 11 и снимают показание регистрирующего прибора 13 для потока излучения на выходе 1 и 3 объективов b=L·τ₇·ρ₉·τ₁·ρ₄·ρ₅·τ₃·ρ₁₀·τ₁₁, величина которого пропорциональна яркости источника излучения L, коэффициенту пропускания τ₇ объектива 7, коэффициенту отражения ρ₉ плоского зеркала 9, коэффициентам пропускания τ₁ и τ₃ контролируемых объективов 1 и 3, коэффициентам отражения ρ₄ и ρ₅ коммутирующих зеркал 4 и 5, коэффициенту отражения ρ₁₀ плоского зеркала 10 и коэффициентам пропускания τ₁₁ объектива 11.

Устанавливают коммутирующее зеркало 5 в положение 5' (точка пересечения оптических осей объективов 1 и 2) и образуют фотометрируемую пару из первого и второго контролируемых объективов. Устанавливают плоское зеркало фотоприемной системы 10 в положение I и снимают показание регистрирующего прибора для потока излучения на выходе 1 и 2 объективов c=L·τ₇·ρ₉·τ₁·ρ₄·ρ₅·τ₂·ρ₁₀·τ₁₁.

Устанавливают коммутирующие зеркала в положения 5 и 4' (точка пересечения оптических осей объективов 2 и 3) и образуют фотометрируемую пару из второго и третьего контролируемых объективов. Устанавливают плоские зеркала 9 и 10 в положения II. Снимают показание регистрирующего прибора для потока излучения на выходе 2 и 3 объективов d=L·τ₇·ρ₉·τ₂·ρ₄·ρ₅·τ₃·ρ₁₀·τ₁₁.

Устанавливают плоское зеркало 10 в положение III и снимают показание регистрирующего прибора для потока излучения на входе в контролируемые объективы a=L·τ₇·ρ₉·ρ₁₀·τ₁₁.

Снимают показания регистрирующего прибора a, b, c и d на каждой длине волны в пределах рабочего спектрального диапазона контролируемых объективов.

Без контролируемых объективов выполняют измерение коэффициента отражения коммутирующих зеркал. Для этого устанавливают плоское зеркало 10 в положение II, направляют коллимированный поток излучения на первое по ходу потока коммутирующее зеркало, установленное в положение 4. Отраженный коммутирующими зеркалами 4 и 5 поток излучения плоским зеркалом 10 направляют на объектив 11 и снимают показание регистрирующего прибора e=L·τ₇·ρ₉·ρ₄·ρ₅·ρ₁₀·τ₁₁. Из отношения показаний регистрирующего прибора e/a определяют коэффициент отражения коммутирующих зеркал ρ. Выполняют измерения коэффициента ρ на длинах волн в пределах рабочего спектрального диапазона контролируемых объективов.

Используя показания регистрирующего прибора, определяют коэффициенты пропускания объективов: ; ; .

Способ измерения коэффициента пропускания объективов позволяет выполнять процедуру последовательной регистрации сигналов a, b, c и d за время, не превышающее 3-4 мин с учетом времени, необходимого для установки плоских перемещающихся зеркал в рабочие положения.

Способ заключается в том, что берут три контролируемых объектива, оптические оси которых параллельны, а фокусы совмещены двумя плоскими коммутирующими зеркалами. Вводят в коллимированный поток излучения поочередно фотометрируемые пары объективов, которые формируют коммутирующими зеркалами. Последовательно освещают первые в паре объективы, направляют плоским зеркалом коллимированные потоки излучения, выходящие из вторых в паре объективов, на фотоприемную систему и регистрируют их. Направляют плоским зеркалом освещающий коллимированный поток излучения на фотоприемную систему и регистрируют поток излучения на входе в объективы. Затем без контролируемых объективов регистрируют поток излучения, отраженный коммутирующими зеркалами, и определяют коэффициент пропускания объективов по формулам, приведенным в формуле изобретения. Технический результат - повышение точности измерений путем исключения влияния внешних факторов за счет оперативного формирования фотометрируемых пар объективов и практически одновременного их фотометрирования. 1 ил.

Способ измерения коэффициента пропускания объективов, заключающийся в том, что в качестве контролируемых берут три объектива, вводят в поток излучения поочередно их сочетания по два последовательно установленных объектива, регистрируют потоки излучения на входе и выходе контролируемых объективов и коэффициент пропускания объективов определяют по формулам, отличающийся тем, что контролируемые объективы устанавливают так, чтобы их оптические оси были параллельны друг другу, при этом фокусы объективов совмещают двумя плоскими коммутирующими зеркалами, формируют коммутирующими зеркалами фотометрируемые пары объективов, последовательно освещают первые в паре объективы коллимированным потоком излучения, направляют плоским зеркалом коллимированные потоки излучения, выходящие из вторых в паре объективов, на фотоприемную систему и регистрируют их, направляют плоским зеркалом освещающий коллимированный поток излучения на фотоприемную систему и регистрируют поток излучения на входе в объективы, затем без контролируемых объективов регистрируют поток излучения, отраженный коммутирующими зеркалами, и определяют коэффициент пропускания объективов по формулам



где τ₁, τ₂ и τ₃ - коэффициенты пропускания объективов;
а - показания регистрирующего прибора для потока излучения на входе в объективы;
b - показания регистрирующего прибора для потока излучения на выходе первого и третьего объективов;
с - показания регистрирующего прибора для потока излучения на выходе первого и второго объективов;
d - показания регистрирующего прибора для потока излучения на выходе второго и третьего объективов;
ρ - коэффициент отражения коммутирующих зеркал, равный , где е - показания регистрирующего прибора для потока излучения, отраженного от коммутирующих зеркал без контролируемых объективов.