ЯРКОМЕР Российский патент 2012 года по МПК G01J1/36 

Изобретение относится к светоизмерительной технике и может быть использовано для измерения яркости цветовых излучений, входящих в спектр излучения.

Прототипом принят преобразователь "Яркость излучения - код" [1], содержащий непрозрачный корпус из двух частей. В первой части расположены сменные цветные светофильтры, во второй части корпуса расположена микролинза/объектив/, последовательно расположенные за ней и по ее оси полупрозрачные микрозеркала по числу разрядов в коде и фотоприемники, вне корпуса расположены импульсные усилители по числу фотоприемников, последовательно соединенные регистр, дешифратор и блок индикации, и последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты и элемент И. Принцип действия преобразователя в том что каждое впереди расположенное полупрозрачное микрозеркало пропускает на следующее за ним поток излучения, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода. Результат измерения является двоичным кодом из единиц. Сигналы с импульсных усилителей поступают в разряды регистра, с выходов которого они поступают в блок индикации и параллельно в устройство регистрации. Измерение выполняется со скоростью света. Недостатком прототипа является получение при измерении кода яркости только одного из цветов спектра излучения, при однократном импульсном излучении объекта нельзя получить синхронно коды яркости излучений всех основных цветов, входящих в спектр излучения.

Наибольшей яркостью излучения в среде, окружающей человека, является излучение Солнца, которое в полдень составляет [2 C.135], которое в двоичном коде представляет 1 и тридцать нулей, поэтому для получения результата в двоичном коде яркостей излучений основных цветов солнечного спектра в преобразователях регистры должны иметь тридцать разрядов. Время получения кода определяется скоростью света 3х10⁸ м/с, при размещении полупрозрачных микрозеркал друг за другом на расстоянии в 30 см время формирования кода составляет

.

Техническим результатом является мгновенное получение кодов яркостей восьми цветовых излучений, составляющих спектр излучения, при импульсном, модулированном, непрерывном и однократном импульсном излучениях. Сущность изобретения в том что в яркомер, содержащий один преобразователь "яркость излучения - код", вводятся по числу основных цветов, входящих в спектр излучения, семь преобразователей "яркость излучения - код", а в каждый преобразователь вводятся последовательно соединенные регистр номера преобразователя и дешифратор номера преобразователя.

На фиг.1 представлен общий вид яркомера, на фиг.2 - структурная схема седьмого преобразователя "яркость излучения - код", на фиг.3 - структурная схема всего яркомера. Яркомер содержит /фиг.1/ с первого по восьмой преобразователи 1-8 "яркость излучения - код": первый преобразователь 1 "яркость излучения - код" выполняет преобразование красного R излучения в код, преобразователь 2 выполняет преобразование оранжевого цвета в код, третий преобразователь 3 преобразует излучение желтого цвета в код, четвертый 4 - зеленого G цвета в код, пятый 5 - голубого цвета в код, шестой 6 - синего B цвета в код, седьмой 7 - фиолетового цвета в код и восьмой преобразователь "яркость излучения - код" 8 преобразует излучение белого цвета в код.

Яркомер в непрозрачном корпусе 9 /фиг.1/ объединяет восемь преобразователей "яркость излучения - код". Преобразователи 1-8 "яркость излучения - код" выполнены идентично, каждый включает непрозрачный корпус 10 /фиг.2/ из двух частей, разделенных непрозрачной перегородкой 11, в которой закреплена микролинза 12, выполняющая роль объектива. В передних торцах первых частей корпусов 10 всех преобразователей "яркость излучения - код" расположены соответствующие светофильтры 13: в преобразователе 1 - красный R светофильтр, в преобразователе 2 - оранжевый светофильтр, в преобразователе 3 - желтый светофильтр, в преобразователе 4 - зеленый R светофильтр, в преобразователе 5 - голубой светофильтр, в преобразователе 6 синий В светофильтр, в преобразователе 7 - Фиолетовый светофильтр, в преобразователе 8 - нейтральный светофильтр. Материалы для светофильтров являются цветные оптические стекла [3 с.223, 224]. Для удобства учета ослабления потока излучения светофильтрами кратность светофильтров должна быть одинаковой и принимается двухкратной 2^Х. Вторые части 14 корпусов 10 преобразователей /фиг.2/ выполнены идентично как в прототипе. Во второй части 14 корпуса 10 последовательно друг за другом по оптической оси микролинзы 12 и под соответствующим углом 45° к оптической оси расположены полупрозрачные микрозеркала 15_1-30, которых по числу разрядов в коде/с учетом кратности светофильтров 13-2^Х /, и фотоприемники 16_1-30 по числу полупрозрачных микрозеркал 15. Фотоприемники 16 оптически соединены со своими микрозеркалами 15_1-30. Вне корпуса 10 /фиг.2/ в преобразователе 1-8 размещены импульсные усилители 17_1-30, которых по числу фотоприемников, последовательно соединенные регистр 18 с числом разрядов по числу импульсных усилителей 17, дешифратор 19, и вновь введенные последовательно соединенные регистр 20 номера преобразователя и дешифратор 21 номера преобразователя. Яркомер включает блок 22 индикации /фиг.3/, соответствующие входы которого подключены к выходам дешифраторов 19_1-8 восьми преобразователей 1-8 "яркость излучения - код" и дешифраторов 21_1-8 восьми преобразователей 1-8, последовательно соединенные генератор 23 тактовых импульсов, делитель 24 частоты и элемент И 25, первый вход которого подключен параллельно и через диоды к соответствующим/тридцатым/ выходам блоков 17_1-8 импульсных усилителей. Принцип действия преобразователей 1-8 "яркость излучения - код" основан на том, что каждое впереди расположенное полупрозрачное микрозеркало 15 /фиг.2/ пропускает на следующее за ним поток излучения, ослабленный в два раза. что соответствует принципу двоичного кода. В полупрозрачных микрозеркалах 15 применяется светоделительное покрытие, выполняющее отношение отраженного излучения в фотоприемник 16 к пропущенному как 1:0,5. Внутренние стенки корпуса 10 имеют светопоглощающее покрытие. Излучение от излучающего объекта проходит светофильтр 13 /фиг.2/, собирается микролинзой 12 и направляется на центры полупрозрачных микрозеркал 15_30-1. Излучение проходит сквозь микрозеркала, которых тридцать, и отражается на фотоприемники 16. Каждое полупрозрачное микрозеркало ослабляет поток излучения в два раза: после микрозеркала 15₃₀ в два раза, после 15₂₉ в четыре раза, после 15₂₈ в восемь раз и так далее. Отраженная часть излучения поступает в свой фотоприемник 16, электрический импульс с которого поступает в свой импульсный усилитель 17, где усиливается и формируется по амплитуде и длительности и поступает в свой разряд регистра 18 /фиг.2/. Число разрядов в регистре 18 соответствует числу полупрозрачных микрозеркал 15. Старшим разрядом является сигнал с импульсного усилителя 17₁, младшим является сигнал с импульсного усилителя 17₃₀. Частота выдачи U_ВЫД результата измерения соответствует частоте поступающих импульсов излучения в микролинзу 12. При измерении яркости непрерывного излучения частота выдачи результатов устанавливается в делителе 24 частоты оператором, выполняющим измерения.

С делителя 24 частоты импульсы поступают на второй вход /фиг.3/ элемента 25, на первый вход которого поступают объединенные через диоды сигналы с выходов импульсных усилителей 17₃₀. Выходной сигнал с элемента И 25 выдает с регистров 18_1-8 /фиг.3/ коды в дешифраторы 19_1-8, которые дешифрируют их, и результат в десятичном коде высвечивается в блоке 22 индикации. Сигнал с выхода элемента И 25 поступает параллельно на соответствующие из первого - четвертого входы регистров 20_1-8 номеров преобразователей /фиг.2, 3/, проходит в соответствующие номеру преобразователя выходы разрядов и не задерживаясь с них поступает в дешифраторы 21_1-8, в которых коды номеров дешифрируются и поступают на соответствующие входы блока 22 индикации. Блок 22 индикации на одной строке высвечивает в десятичном коде результат яркости излучения и номер преобразователя, так как преобразователей восемь, то блок 22 индикации высвечивает восемь строк. Для получения №1 преобразователя 1 сигнал с элемента И 25 поступает только на первый /младший/ разряд регистра 20₁ /фиг.3/, получается код 0001 /№1/, во втором преобразователе сигнал с элемента И 25 поступает в регистр 20₂ номера преобразователя только на второй разряд - получается №2-0010, в третьем преобразователе сигнал с элемента И 25 поступает в регистр 20₃ на младший и второй разряд: получается номер №3-0011, в четвертом преобразователе сигнал поступает в регистр 20₄ только в третий разряд: номер №4 - код 0100, в пятом сигнал поступает на первый и третий разряды: номер №5-0101, в шестом преобразователе сигнал поступает на второй и третий разряды: номер №6-код 0110, в седьмом преобразователе сигнал поступает на первый, второй и третий разряды регистра 20₇: номер №7 - код 0111 /фиг.2/, в восьмом преобразователе сигнал поступает только на старший разряд регистра 20₈, получается №8 - код 1000. При выдаче результатов измерений в блок 22 индикации они же параллельно поступают и в устройство регистрации /фиг.3/.

Работа яркомера.

С передней части корпуса 9 яркомера снимается крышка, входные окна восьми преобразователей "яркость излучения - код" направляются в сторону излучающего объекта. В момент импульса излучения поток излучения проходит цветные и нейтральный светофильтры, фокусируется в каждом преобразователе 1-8 микролинзами 12 по их осям на полупрозрачные микрозеркала 15_30-1, от которых излучение отражается в фотоприемники 16_30-1, с них электрические сигналы поступают в свои импульсные усилители 17_30-1, где формируются по амплитуде и длительности и поступают в свои разряды регистров 18_1-8. С регистров 18 коды поступают в дешифраторы 19_1-8 и с них в блок 22 индикации и в устройство регистрации. Параллельно с регистров 20_1-8 коды номеров преобразователей поступают в свои дешифраторы 21_1-8, а с них - в блок 22 индикации. На табло блока 22 в десятичном коде высвечиваются результаты измерений яркости семи основных цветов и белого цвета. Заявляемый яркомер является мгновенным измерителем яркостей белого и семи цветовых составляющих спектр излучения как однократных импульсных вспышек, повторяющихся световых импульсов, модулированного и непрерывного излучений. Прибор выполняется малогабаритным с автономным питанием, удобен для выполнения светотехнических измерений в широком диапазоне яркостей и в полевых условиях.

Источники информации

1. Патент РФ №2419116 С1 кл, Q02F 7/00, бюл. №14 от 20.05.11, прототип.

2. В.В.Пясецкий. Цветное телевидение в вопросах и ответах. Минск, 1986, с.130, 135.

3. Б.Н. Бегунов, Н.П.Заказнов. Теория оптических систем. 1973, с.223.

4. Т.В.Корнеева. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управления качеством. М., 1990, с.459.

Изобретение относится к светоизмерительной технике, может быть использовано для измерения яркости цветовых излучений, входящих в спектр излучения. В состав яркомера введены по числу цветов, входящих в спектр излучения, семь преобразователей "яркость излучения - код", в каждый преобразователь введены регистр номера преобразователя и дешифратор номера преобразователя. Технический результат заключается в обеспечении возможности мгновенного получения кодов яркостей восьми цветовых составляющих спектра излучения, однократных вспышек, повторяющихся световых импульсов, модулированного и непрерывного излучений. 3 ил.

Яркомер, содержащий один (первый) преобразователь "яркость излучения - код", включающий непрозрачный корпус из двух частей, разделенных непрозрачной перегородкой, в которой закреплена микролинза, во второй части корпуса последовательно друг за другом по оптической оси микролинзы и под соответствующим углом к ней расположены полупрозрачные микрозеркала по числу разрядов в коде и расположены фотоприемники по числу микрозеркал, входы фотоприемников оптически соединены с отражающими сторонами соответствующих полупрозрачных микрозеркал, вне непрозрачного корпуса по числу фотоприемников расположены импульсные усилители, входы которых подключены к выходам своих фотоприемников, последовательно соединенные регистр, входы разрядов которого подключены к выходам соответствующих импульсных усилителей, дешифратор и блок индикации, соответствующие входы которого подключены к выходам дешифратора, входы которого подключены к выходам соответствующих разрядов регистра, и содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты и элемент И, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, а выход элемента И подключен к управляющему U_ВЫД входу регистра, отличающийся тем, что в него введены семь, со второго по восьмой, преобразователей "яркость излучения - код", все восемь преобразователей "яркость излучения - код" объединены в общем непрозрачном корпусе яркомера, вторые части корпусов второго-восьмого преобразователей "яркость излучения - код" выполнены идентично первому преобразователю "яркость излучения - код", в передних торцах первых частей корпусов первого-восьмого преобразователей "яркость излучения - код" размещен один светофильтр: в первом преобразователе - красного цвета, во втором - оранжевого цвета, в третьем - желтого цвета, в четвертом - зеленого цвета, в пятом - голубого цвета, в шестом - синего цвета, в седьмом - фиолетового цвета, в восьмом - нейтральный светофильтр, в каждый преобразователь "яркость излучения - код" введены последовательно соединенные регистр номера преобразователя и дешифратор номера преобразователя, первый вход элемента И через диоды подключен параллельно к выходам соответствующих импульсных усилителей в первом-восьмом преобразователях "яркость излучения - код", выход элемента И подключен параллельно к управляющим входам U_ВЫД первого-восьмого преобразователей "яркость излучения - код" и подключен параллельно к соответствующим входам регистров номера преобразователя, соответствующие выходы которых подключены к соответствующим входам дешифраторов номера преобразователя, выходы дешифраторов второго-восьмого преобразователей "яркость излучения - код" и выходы дешифраторов номера преобразователя первого-восьмого преобразователей "яркость излучения - код" подключены к соответствующим входам блока индикации.