Регистратор света Советский патент 1986 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к электрофотометрии преимущественно слабых световых потоков в видимой области спектра и может быть использовано в приборостроении для нужд спектрального анализа, астрометрии, биофизики, медицины.

Цель изобретения - повышение точности измерения светового сигнала.

На фиг. 1 приведена блок-схема регистратора; на фиг. 2 - пример реализации измерителя скорости счета импульсов.

Устройство содержит фотоприемник 1, соединенный выходом через последовательно включенные дополнительное пороговое устройство 2 и преобразователь частоты 3 с первым входом измерителя скорости счета импульсов 4 и через пороговое устройство 5 - с его вторым входом 6. Измеритель скорости счета импульсов состоит, например, из реверсивного счетчика 7 с сумирующим входом. Выходы триггеров счетчика 7 нагружены на входы схемы ИЛИ 8, соединенной выходом с инвертирующим входом первой схемы И 9 и первым входом второй схемы И 10, вторые входы которых являются вторым входом 6. При этом выход схемы И 10 соединен с вычитающим входом счетчика 7.

Устройство работает следующим образом.

Фотоприемник 1 преобразует попадающие на него фотоны в одноэлектронные импульсы, которые вместе с темповыми импульсами фотоприемника 1 после амплитудного отбора (как правило, с предварительным усилением) в пороговых устройствах 2, 5 и преобразования частоты их следования в блоке 3 поступают на входы измерителя скорости счета импульсов 4. По разности скоростей счета импульсов судят о значении измеряемого светового сигнала. Определение этой разности производится, например, схемой фиг. 2. При этом счетчик 7 заполняется по суммирующему входу 4. Наличие в нем импульсов заставляет сработать схему ИЛИ 8, запрещающую по инвертирующему входу схемы И 9 пропускание на выход измерителя импульсов. Проходящие на вход 6 в этот период импульсы запускают схему И 10, выходные импульсы которой воздействуют на вычитающий вход реверсивного счетчика 7. Если средняя ско- рост ь счета импульсов по входу 6 больше, чем по суммирующему входу, в установившемся режиме превая из них уменьшается на значение второй. Флуктуационное превышение вычитаемой скорости в начальный момент регистрации не сказывается на работе устройства при достаточно большей скорости емкости реверсивного счетчика 7 (обычно достаточно одной - двух декад). Если средняя скорость счета выше по сум- мируюшему, то о разности можно судить по содержимому счетчика 7 (в единицу вре

5

0

5

0

мени в нем будет накоплено число импульсов, равное разностной частоте).

Регистратор работает следующим образом.

Пороговое устройство 2 настроено на оптимальный отбор одноэлектронных импульсов из их смеси с темновыми. При этом на его выходе за заданное время измерения Т накапливается NI NC+NT импульсов, где NC и NT - количество одноэлектронных и темновых импульсов соответственно. Пороговое устройство 5 настроено на другой порог срабатывания, поэтому на его выходе за время Т появляется N2 aNc+pNT отобранных импульсов с иной, чем в NI, пропорцией, задаваемой постоянными для данного фотоприемника коэффициентами а и р, одноэлектронных и темновых импульсов. По значениями NI и N2 можно определить пропорциональное количеству фотонов М в измеряемом световом сигнале число

N. (N2-PN,)/ (а-р).

Откуда М N2-pNi, что требует введения специального счетного блока. Простейщим случаем выполнения является блок преобразования частоты с коэффициентом преобразования р, помещенный на выходе первого порогового устройства 2. При наличии такого преобразователя 3 в первом канале за время Т будет накоплено pNi импульсов, а во втором канале 6 - N2 импульсов. Их разность дает искомое количество фотонов в измеряемом световом потоке.

Отношение сигнал/шум р для пуассонов- ских потоков NC и NT- имеет величину

р Ncia-р|/VN.(a+p)+ Nr(p+p2),

а в случае малых сигналов (Nc-CNr), когда повышение точности измерения наиболее актуально.

р Nc|a-p|/УГЯР+П с максимумом при

(р+р2)/(1+2р).

р«0,2, а к 0,5,

равным

Р

2/Ус

V.

(

1,4N./VNT.

Базовым объектом выбираем счетчик фотонов с оптимизированным порогом дискриминации, отношение сигнал/шум для которого

ро Nc/2 VN

Сравнение отношений сигнал/шум показывает, что

р/ РО 2,8.

т.е. достигается почти трехкратное повышение точности измерения светового потока. Затраты времени пропорциональны квадрату требуемого повышения точности.

Формула изобретения

Регистратор света, содержаш.ий последовательно соединенные фотоприемник, поро-

Ч

1Q

говое устройство и измеритель скорости счета импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения светового сигнала, в него введены дополнительное пороговое устройство и преобразователь частоты, причем выход фотоприемника через последовательно соединенные дополнительное пороговое устройство -и преобразователь частоты соединен с вторым входом измерителя скорости счета импульсов.

. 2

Изобретение относится к электрофотометрии слабых световых потоков видимой области спектра. Цель изобретения состоит в повышении .точности измерения светового сигнала. Регистратор построен на базе счетчика фотонов и состоит из фотоприемника 1, соединенного выходом через последовательно включенные первое пороговое устройство 2 и преобразователь частоты 3 с первым входом измерителя скорости счета импульсов 4 и через второе пороговое устройство 5 - с вторым входом измерителя 4. При этом пороговые устройства 2, 5 настроены на разные уровни срабатывания, а измеритель 4 выполнен в виде блока определения разности скоростей счета импульсов, поступающих на два его входа. 2 ил. ш (Л Фиг.1 ю 05 о О5 со 4;