Устройство фотоэлектрической регистрации моментов прохождения звезд Советский патент 1984 года по МПК G01C21/02 G02B23/12 

линий задержки, выход первой линии задержки подключен к управляющему входу схемы привязки к шкале времени и к цифровой вычислительной машине, выход второй линии задержки к установочным входам счетчиков, выходы четвертой, шестой и восьмой линий задержки непосредственно,а третьей, пятой и седьмой линий задержки через одновибраторы подключены к соответствующим управляющим . входами цифровой вычислительной машины.

1,УСТРОЙСТВО ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ «CWEHTOB ПРОХОЖДЕНИЯ ЗВВЭД, содержащее астрономический меридианный инструмент, опти ческий анализатор, нанесенный ал плоскопараллельную прозрачную пластину и расположенный г фокальной плоскости астронетнического меридианного инструмента под углом 45 к его главной оптической оси, телевизионный датчик на диссекторе, проекционную оптическую систему, расположенную между оптическим анализатором и телевизионным датчиком, формирователь одноэлектронных импульсов, соединенный входом с выходе диссектора, блок электронных ключей, соединенный входом с выходом формирователя одноэлектронных импульсов, a выходами - со счетчиками, эталон времени и частоты, схему привязки к ппсале времени, соединенную входами с выходами эталона времени и частоты, формирователь сигналов управления, сбейинейньВ входом с выходом схемы привязки к шкале времени, a выходами - с входами телевизионного датчика., блока электронных ключей и схемы привязки к шкале времени, и цифровую вычислительную машину, соединенную входами с выходами счетчиков. .«Г if eAfSRTfiJ,. .й формирователя сигналов управления и схемы привязки к шкале времени, a выходами -хС входами формирователя сигналов управления, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей спосббности и точности регистрации, оптический анализатор выполнен в виде прямоугольного элемента, состоящего из двух симметрично расположенных относительно оси анализатора равновеликих по площади частей, одна из которых представляет собой зеркальное покрытие, нанесенное на плоскопараллепьную пластину, a другая - диафрагму в пло скопараллельной пластине, 2, Устройство поп,1, отлиш чающееся тем, что формирователь сигналов управления выполнен в виде схемы, содержащей формирователь отклоняющих токов, счетный трип, гер, три делителя частоты, четыре одновибратора и цепочку из последова-g тельно соединенных восьми линий зэ,деряски, причем формирователь отклоняющих токов выходами подключен к фокусирующей и отклоняиздей системе диссектора, a входом - к первому выходу счетного триггера, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока электронных ключ ей, третий и четвертый управляющие i входы которого через первый одновибратор подключены к второму выходу первого делителя частоты, на первый выход которого включен счетный триггер, a на вход - схема привязки к шкале времени, на контрольный вход которой подключены один за другим третий и второй делители частоты, вход которого соединен одновременно с выходом счетного триггера и первым управлянхаим входом блока электронных ключей, a к выходу второго делителя частоты подключена цепочка из последовательно соединенных восьми

Изобретение относится к астрономии, предназначается для фотоэлектрической регистрации моментов кульминации звезд и может быть использовано в службе параметров вращения Земли для определения всемирного времени и неравномерности вращения Земли по результатам наблюдения каждой отдельной звезды, а также для определения прямых восхождений и долгот. Кроме того, может быть также использовано для определения широты по способу Талькотта, для получения информации о дрожании звезд, прозрачности атмосферы и эффективном радиусе изображения наблюдаемых звезд.

Известно устройство для определения средних моментов прохождения звезд при фотоэлектрических наблюдениях, содержащее астрономический (меридианный) инструмент, визирную решетку, фотоэлектрический усилитель, запоминающее устройство, устройство для автоматического определения средних моментов прохож дения звезд ij.

Наиболее близким к изобретению является устройство фотоэлектрической . регистрации моментов про- хождения звезд, содержащее астрономический меридианный инструмент,, оптический анализатор, нанесенньй} на плоскопараллельную пластину и расположенный в фокальной плоскости астрономического меридианного инструмента под угле 45 к его главной оптической оси телевизионный датчик на диссекторе, проекционную оптическую систему, расположенную меж ду -оптическим анализатором и телевизионным датчиков, формирователь одноэлектронных импульсов, соединенный входом с выходом диссектора, блок электронных ключей, соединенный входом с выходом формирователя одноэлектронных импульсов, а выходами со счетчиками, эталон времени и чат стоты, схему привязки к шкале вре- . меии, соединенную входами с выходами эталона времени и частоты, формирователь сигналов управления, соединенный входом с выходом схемы, привязки к шкале времени, а выходами - с телевизионного датчика, блока ,электронных ключей и схемы привяз си к шкале времени, и цифровую вычислительную машину,соединенную вхо5 рами с выходами счетчиков, формирователя сигналов управления и схемы привязки к шкале времени 2.

Недостаток указанных устройств состоит в том, что параметр ориенти0 ровки инструмента - азимут в принципе не может быть определен по .наблюдению одной звезды. Для определения азимута необходимо наблюдать досточно большую группу звезд при

-условии неизменнности азимутальной ориентировки инструмента в пределах времени наблюдения этой группы. Это условие практически не выполняется вследствие несовершенства оптикомеханической системы, работающей

0 в режиме высокой маневренности (многократные установки трубы по зенитному расстоянию и перекладки горизонтальной оси на 180) в тяжелейших условиях климата открыто5 го павильона. Кроме того, это устрой:ство обеспечивает лишь ограниченное использование информации о прохождении звезд ( не более 25%). Цель изобретения - повышение

0 разрешающей способности и точности регистрации моментов прохождения звезд при наблюдениях на фотоэлектрических меридианных инструментах. Поставленная цель достигается

5 тем, что в устройстве фотоэлектрической регистрации моментов прохождения звезд, содержащем астрономический меридианный инструмент, оптический анализатор, нанесенный на плоскопараллельную прозрачную

пластину и расположенный в фокальной плоскости астрономического меридианного инструмента под углом 45° к его главной оптической оси, телевизионный датчик на дис5 ректоре, проекционную оптическую ристему, расположенную между оптинеским анализатором и телевизионкым датчиксяй, формирователь одноэлектронных импульсов, соединенный

0 входом с выходом диссектора, блок электронных ключей, соединенный входом с выходом формирователя

одноэлектронных импульсов, а выходами - со счетчиками, эталон времени и частоты, схему привязки к шкале. времени, соединеиную входами с выходами эталона времени и частоты, формирователь сигналов управления, соединенный входом с выходом схемы привязки к шкале времени, а выходами с входами телевизионного датчика, блока электронных ключей и схемы к шкале времени, и цифровую вычислительную машину, соединенную входами с выходами счетчиков, формирователя сигналов управления и схемы привязки к шкале времени, а выходами - с входами формирователя сигналов управления, оптический анализатор выполнен в виде прямоугольного элемента, состоящего из двух сшдаетрично расположенных относительно оси анализатора равновеликих по площади частей, одна из которых представляет собой зеркальное покрытие, нанесенное на плоскопараллельн,ую пластину, а другая диафрагму в плоскопараллельной пластине.

Кроме того, формирователь сигналов управления выполнен в виде схемы, содержагцей формирователь отклоНЯИЯ1ШХ токов, счетный триггер, три делителя частоты, четыре одновибратора.и цепочку из последовательно соединенных восьми линий задержки, причем фО1 4ирователь отклоняющих токов выходами подключен к фокусирующей и отклоняющей системе диссектора, а входом - к первому выходу счетного триггера, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первсжу и второму управляющим входам блока электронных ключей, третий и четвертый управляющие входы которого через первый одновибратор подключены к второму выходу первого делителя частоты, на первый выход которого счетный триггер а на входсхема привязки к шкале времени, на контрольный вход которой подключены один за другим третий и второй делители частоты, вход последнего соединен .-одновременно с выходсм счетного триггера и первьвл управляющим входом блока электронных ключей, а к выходу второго делителя частоты подключена цепочка из последовательно соединенных восьми линий задержки, выход первой линии задержки подключен к управляютему входу схемы привязки к шкале времени и к цифровой вычислительной мсШ1ине,. выход второй линии задержки к установочным входам счетчиков, .выходы четвертой, шестой и восьмой линий задержки непосредственно, а третьей, пятой и седьмой линий задержки через одновибраторы подключены

к соответствующим управляющим входам цифровой вычислительной машины.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства фотоэлектрической регистрации моментов прохождения звезд, общий вид; на фиг.2 - конструкция анализатора.

Схема устройства содержит меридианный инструмент (объектив) 1,

зеркальная

оптический анализатор

линейка) 2, линзы Фабри 3, оптический компенсатор 4, световоды 5 и 6, диссектор 7,формирователь 8 сигналов управления, формирователь 9 отклоняющих токов, счетный триггер

10 первый, второй и третий делители частоты 11,17 и 18, формирователь 12 одноэлектронных импульсов, блок электронных ключей 13, одновкбратоты 14,27,28 и 29, счетчики

15 и 16, линии задержки 19 и .26,

цифровую вычислительную машину 30, схему привязки к шкале координированного времени 31, эталон времени и частоты 32.

Устройство работает следующим образом.

. Объектив 1 пассаз|даого инструмента формирует в фокальной плоскости изображение звезды. Оптический анализатор зеркальная линейка 2

устанавливается аналогично зеркальной решетке традиционного фотоэлектрического пассажного инструмента (ФПЙ). Оптический анализатор .зеркальная линейка представляет собой плоскопараллельную пластинку из полированного оптического стекла, на обращенной в сторону объектива поверхности которой имеются прямолинейные прозрачная и зеркэьльная полосы, разделенные по прямой линии ДА - оси анализатора. Прямолинейная граница раздела АА полос является главной |частью анализатора (фиг.2).Ширина прозрачной и зеркальной полос в рабо

чей области анализатора должна быть минимальной, но достаточной для того, чтобы внешний контур изображения звездаа при его перемещении вдоль оси АА не вшсояил за пределы указанных полос.

Оптический анализатор 1 устанавливается таким образом, чтобы ось АА лежала в фокальной плоскости инCTpj eHTa, его центр О совпадал с главнойf оптической осью инструменTS, а направление оси АА совпадало с направлением касательной к траектории изображения звезды в точке кульминации. При появлении изображения звезды в рабочей области оптического анализатора 2 инструмент 1 ориентируется по зенитному расстоянию таким образе, чтобы изображение звезды делилось границей раздела АА, осью анализаторов 2 прибли

зительно пополам (т®чнее, чтобы проходящий и отраженный потоки от звезды были приблизительно равны), и в таком положении инструмент I за крепляется. Длтд выравнивания коэффициентов пропускания оптических кана лов используется компенсатор 4. При прохождении изображения звезды по рабочей области анализатора 2 отра женный и проходящий световые потоки подводятся с помощью световодов 5 и б к двум фиксированным участкам засветки на фотокатоде дис сектора 7. В устройстве используется диссектор с увеличенным гырезающим отверстием, что обеспечивает увеличение диаметра открытой области фотокатода, а следовательно, - и прием в полной мере световых потоков с участка засветки, центры которых лежат на прямой, параллельной направлению строчной развертки, сикотетрично относительно центра фотокатода. На строчную фокусирукицей и отклоняющей системы диссектора 7 с формирователя отклоняющих токов 9 подаются разнополярные прямоугольные импульсы, вы зывакнцие скачкообразные перемещений открытой области фотокатода из одно .участка засветки в другой. Формирователь отклоняющих токов 9 управляетйя сигналом с прямого выхода счет ного триггера 10, на вход которого подаются формируемые на выходе первого Делителя частоты 11 импульсы с частотой следования 2 кГц. Таким образом, период коммутации, т.е. ин тервал времени, в течение которого происходит поочередное преобразование проходящего и отраженного све товых потоков в электрический сигнал, равен 1 мс. Анодные одноэлектронные импульсы диссектора 7 формируются наносекунд ным усилителем-формирователем 12 и подаются на вход блока ключей 13, состоящего из четырех электронных ключей К1,К2,КЗ и К4. Электронные ключи К1 и К2 открываются поочередно под действием сигналов с прямого и инверсного выходов счетного триггера 10, а импульсы с их выходов по даются соответственно на входы электронных ключей КЗ и К4, которые закрываются импульсом с выхода первого одновибратора 14, запускаемого отрицательным перепадом напряжения с второго выхода делителя частоты 1 № пульсы с выходов электронных ключей КЗ и К4 поступают на входы первого и второго счетчиков 15 и 16 соответственно. Таким образом осуществляется передача информации из канала проходящего света на первый счетчик 15, ас канала отраженного света соответственно на второй счет чик 16. При этом интервалы времени, на которых каждый из световых потоков (проходящий и отраженный) преобразуются в электрический сигнал в режил1е счета одноэлектронных импульсов, равны, периодически чередуются и имеют номинальное значение 0,5мс за вычетом малых (порядка 0,01 мс) интервалов времени, в пределах которых осуществляется переключение открытой области фотокатода диссектора 7 с одного участка засветки на другой и которые определяются параметрами на выходе первого одновибратора 14. В пределах применимости счетногб режима диссектора 7 можно считать, что показания С1 и С2 счетчиков 15 и 16 пропорциональны проходящему и отраженному световым потокам от звезды, которые в первом приближении определяются площадями верхнего Sg и нижнего 5„ сегментов, как частями звездного изображения, разделенньвли осью оптического анализатора: С1 в при условии, что изображение звезда представляет собой равномерно освещенный- кружок. Моменты времени и соогветствующие им интегральные значения световых потоков, выраженные числом попадающих в интервалы измерения импульсов, являются исходной информацией для расчета параметров траектории движения изображения звезды в поле анализатора. Поэтому показания счетчиков 15 и 16, получаемые периодически на измерительном интервале и привязанные к координированному времени, вводятся и цифровую вычислительную машину 30. Процесс вода информации в ЦВМ 30 задается сигналами с выходов формирователя сигналов управления 8. В частности, его второй делитель частоты 17, на вход которого подается сигнал с прямого выхода счетного триггера 10, сл5жит для задания измерительного интервала ДТ и циклов переноса информации в ЦВМ 30. Импульсы с выхода делителя частоты 17 запускают- цепочку из восьми линий задержки 19 - 26, импульсы с отводов которой управляют процессом ввода информации в ЦВМ 30 На информационные входы блока запоминания ЦВМ 30 подводится информация в виде двоично-десятичных кодов с первого и второго счетчиков 15 л 16 а с соответствующих выходов схемы привязки к шкале координированного времени 31, Импульс с выхода первой линии задержки 19 производит перенос инфор. мадии с кодовых выходов первого и второго счетчиков, а также входящего в состав схемы привязки к шкале эталонного времени счетчика-таймера в соответствующие запоминающие устройства

ДВМ 30, из которых информация послеювательно переводится в память ЦВМ 1ОД воздействием сигналов с выходов третьего одновибратора 29, четвертой линии задержки 22, второго йдновибрагора 28, шестой линии задержки 24, четвертого одновибратора 27 и восьмой линии задержки 26.

Зафис кированная в блоке памяти ЦВМ информация обрабатывается в ЦВМ по программе в соответствии с алгоритмом вычисления моментов кульминаций звезд и других определяемых величин.

Предлагаемое устройство позволяет повысить разрешающую способность и точность регистрации моментов прохождения звезд при наблюдениях на фотоэлектрических меридианных инструментах, так как несовершенство механической системы меридианного инструмента не оказывает существенного влияния на результат наблюдений момента кульминации звезды,

Каждое наблюдение звезды дает Независимый момент кульминации.

i

Лпя наблюдения используется наиболее благоприятная зенитная зона для пунктов, расположенных в средних и высоких широтах (зона склонений 40 75°) ,

Предлагаемое устройство обеспечивает наивысшую точность фотоэлектрического биссектирования звезд в автоматическом режиме; позволяет осуще0ствить определение широты по способу Талькотта путем сравнений параметров траекторий изображений северной и южной звезд пары Талькотта с целью измерения разности зенитных расстоя5ний этих звезд.

Кроме того, устройство обеспечивает получение из наблюдательных данных информации о состоянии атмосферы на линии визирования по следую0щим параметрам1 коротко-периодические рефракционные флуктуации (дрожание звезд), эффективный диаметр изображения звезд, прозрачность атюсферы.

eprtoffo I ; tntfffjte фие.1

VfpttbM JMfM