Способ измерения интенсивности светового потока Советский патент 1990 года по МПК G01J1/42 

Изобретение относится к фотометрии и может быть-использовано в телевизионных .системах предназначенных для астрономических наблюдений,например, служаор1Х для определения положения звезд или космических спутников Земли.

Целью изобретения является повы- шение точности измерения интенсивности слабых световых потоков.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующего спо- соб измерения интенсивности светов(пс потоков;на фиг. 2 и 3 -изображены эпюры электрических сигналов и средние значения разностного сигнала.

Способ измерения светов - потоков осУ1чествляется следующим образом.

Измеряемый световой поток проеци- руют на выбранный участок фотокатода фотопреобразователя и производят периодическое прерывание потока, нап- ример, с помощью заслонки, управля- eMJOtfl от реверсивного двигателя или вручную.

При открытой заслонке измеряют число ИМПУЛЬСОВ, соответствующее измеряемому световому потоку. Закрывают заслонку и измеряют число импульсов, соответствующее темновому сигна v

Затем измеряют текущие значения

разностного сигнала, например, с помощью сумматора или калькулятора,в который вводят отсчеты числа импульсов. Таким образом получают первое значение текущей разности.Формирование второго значения осуществляют аналогичным путем за исключением того, что сперва при закрытой заслонке проводят измерение числа темновых импульсов, а затем, при открытой - световых. Указанные измерения текущих разностей повторяют в течение заданного интервала времени. Затем определяют среднее ари -штичвское значение разностного сигнала без учета знака текущих разностей,умножают эту величину на.величину сред- него значения квантового выхода фото катода и находят величину светового Потока.

Необходимое время Т{,в течение которого повторяют измерения текущих разностей, определяют по формуле

2 Т ,

Т

Время, в течение которого измеряют только световые (или только темновые) импульсы;

5

0

5

0

Ы

-Пг

л 3&

о

t n - отношения значений средних скоростей счета темновых (п.) и сигнальных ) импульсов;

максимальная относительная ошибка ( G - среднеквадратичное отклонение разностного сигнала); время, затрачиваемое на вспомогательные операции (открытие заслонки, ввод данных в калькулятор) .

Особенность изобретения заключается в том,что производят апертурное ограничение потока электронов,подвергаемых вторично-злектронному усилению, и до фотопреобразования световой поток проецируют с помощью оптической системы на небольшой участок фотокатода фотопреобразователя размером, равным или близким к размеру электронной проекции на плоскость фо- токатода ограниченного потока элек тронов.Это позволяет повысить точность измерения за счет , исключения всех темновых электронов, которые возникают на нерабочей части фотокатода, и за счет того,что лишь незначительное количество термоэлектронов будет пространственно коррелировано с количеством полезных фотоэлектронов, эмитированных под воздействием измеряемого светового потока.

Устройство, реализующее способ, .состоит из объектива 1, механической заклонки 2, фотопреобразователя 3, в качестве которого может быть применен диссектор, например, типа ЛИ 610, усилителя-формирователя 4,частотомера 5, например типа 43-43, и микрокалькулятора 6. Усилитель-формирователь 4 усиливает импульсы, поступающие с выхода диссектора 3, до величины порядка 1В и формирует их по - длительности, расширяя примерно до 50 мкм для обеспечения четкой регистрации импульса частотомером 5.

На. фиг. 2 и 3 показаны два примера, иллюстрирующие результаты измерения с помощью описанного устройства, при измерении интенсивности слабого светового потока от точечного объекта, диаметр которого составлял « 100 мкм. Оценка среднего значения разностного сигнала по Hj. в первом случае (а) составила 2,2 имп/с, во втором (Ь) - 2,35 имп/с.Погрешность измерения составляет порядка 20%.Дли- тельность полного интервала йзмере кий в обоих-случаях равна 800 с, интервалы измерений числа темновых и световых импульсов составляют 10 с

Как видно из кривых, иллюстрирую- щих изменение во времени световых п,ди темновыхгЦимпульсов,приведенные результаты получены при дрейфе темново готока, превосходящем величину разностного сигиала во .много раз.

Формула изобретения

Способ измерения интенсивности светового потока, включающий проеци- рование его на фотокатод фотопреобразователя с вторично-электронным урилением сигнала, периодическое прерывание этого потока в течение времени измерений, преобразование светового потока В поток электронов и затем в последовательность злектричес- ких импульсов, измерение среднего арифметического.значения разности межд / количеством электрических импульсов при наличии и отсутствии светового потока, отличающий- С Я тем,что, с целью повышения точности измерения слабых световых потоков, производят апертурное ограничение потока электронов, подвергаемых вторично-электронному усилению,проецируют измеряемый световой поток на участок фотокатода,равный размеру электронной проекции ограниченного потока электронов на плоскость фотокатода, измеряют дважды за каждый период прерывания светового потока разности между числом импульсов при наличии светового потока и числом импульсов при его отсутствии; и между числом импульсов при отсутствии светового потока и числом импульсов при его наличии, а среднее арифметическое значение разностного сигнала вычисляют без учета знака текущих разностей.

Фиб. Z

Изобретение относится к фотометрии и позволяет создать контрольно- измерительную аппаратуру, необходимую при разработке телевизионных астрономических систем. Цель изобретения - повышение точности измерения слабых световых потоков, создаваемых имитаторами звездных сюжетов за счет уменьшения величины темнового тока фотопреобразователя с внешним фотоэффектом и вторнчло-змиссионным усилением сигнала,сокращения необходимого времени измерения, и снижения погрешности, обусловленный односторон- ним дрейфом темнового.тока. Свето- вой поток проецируют на рабочий участок фотокатода. Периодически прерывают этот поток. Преобразуют его в последовательности электрических импульсов и измеряют усредненное значение разности между количеством импульсов при наличии и отсутствии потока. В процессе фотопреобразования производят апертурное ограничение количества термоэлектронов,подвергаемых вторично электронному усилению, устанавливая перед входом вторично электронного умножителя диафрагму с соответствующим апертур- ным отверстием. Рабочий участок фотокатода выбирают равным размеру электронной проекции апертуры на плоскость фотокатода. Текущие значения разностного сигнала получают,чередуя измерения разности между сигналом при наличии и отсутствии светового потока и наоборот - при отсутствии и наличии светового потока.Усреднение производят без учета знака текущих разностей. 3 ил. &© 00. ел ел

Редактор Н.Коляда Заказ 3334

Составитель Е.Маколкин-

Техред Л.Сердюкова Корректор О. Кундрик

Тираж 424Подписное

ВНИИПИ Государствёнйого комитета СССР.

по делан изобретений и открытий ; 113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

,.,.-.-.

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фие.З