Телефотометр Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

избирательного фильтра 15, аналоговою ключа 16, второго избирательного фильтра 17, синхронных детекторов 18 и 19, сумматора 20 электрических сигналов, логического устройства 21 для вычисления контраста, регистрирующего устройства 22. Перед модулятором 10 установлен источник 23 эталонного излучения и конденсор 24, за модулятором - зеркала 25 и 26, направляющие излучение источника эталонного излучения на приемних 14. Генератор опорного напряжения управляет работой ключа 16 и синхронных детекторов 18 и 19.

Телефотометр работает следующим образом.

Излучения от объекта и фона при помощи зеркал 1 и 2 направляются в объективы 3 и 4. Полевые диафрагмы 5 и 6 ограничивают поля зрения оптических каналов прибора. Коллективы 7 и 8 просхтфуют их о шые зрачки объективов в плоскоеib секторного модулятора 10. После мо/лмятора световые потоки сводятся в о ,1,п с noMOiiibio смесителя 11. Суммарный поток после смесителя, несущий информацию о яркости объекта и фона и разности их яркостей, проходит через нейтральный и спектральный фильтры 12 и 13 и поступает на фотокатод приемника 14. Электрический сигнал с выхода приемника делится на два: один подается на вход избирательного фильтра 15 и далее на синхронный детектор 19, второй - через аналоговый ключ 16, предназначенный для стробирования сигнала, на вход избирательного фильтра 17 и далее на синхронный детектор 18. С выхода синхронного детектора 19 снимается сигнал, пропорциональный разности яркостей, с выхода синхронного детектора 18 - пропорциональный большей яркости.

Для исключения неоднозначности измерения яркости к выходам синхронных детекторов 18 и 19 подключен сумматор 20 электрических сигналов, позволяющий суммировать выходные сигналы синхронных детекторов. Сигнал с выхода сумматора 20 и выходной сигнал синхронного детектора 19 подаются на логическое устройство 21, с помощью которого производится вычисление контраста по формуле

-f.

где ДБ - разность яркостей;

Й| - большая яркость.

Регистрация сигналов, пропорциональных яркости, разности яркостей и контраста, производится на регистрирующем устройстве 22.

Суммарный световой поток на фотокатоде приемника излучения 14 можно представить в виде:

F B1S1+B2S2 BiSo-(Bi-B2)S2

BiS0-KB,S2...,(1)

0

где FЈ - суммарный световой поток на фотокатоде приемника излучения; So - площадь светового пятна, проектирующегося на фотокатод; 5 S - часть площади светового пятна

яркости В г, $2 - часть площади светового пятна

яркости BZ , К - контраст.

Для уменьшения флуктуационных шумов приемника излучения используются узкополосные избирательные фильтры 15 и 17, выделяющие первые гармоники сигналов. Амплитуда первой гармоники сигнала на выходе фильтра 17 с учетом аналогового Ч ключа 16 может быть представлена в виде

#2f0 i

AxcoЈ- Fz cos,(BiSo-KBtS2)X ХсозфЛф...(2)

где ф- угол поворота модулятора;

Фо- центральный угол, соответствующий 0размеру прорези модулятора

(фиг. 3)

S2(cc)-p-(a - sina) 5 или через угол поворота модулятора

p,iV

52(ф)5(ф)2-(2агссоз(со5ф-ctgTJr-X

f Хзшф)- 5т(2агссоз(со8ф-ctg- -sir)),

0 где 5(ф) 52(а)52(ф)52;

2г - диаметр светового полотна. Произведя замену переменных, выражение (2) можно представить в виде

S/2 ffa

.Socos dx- S(x)X

Xcos-jspd...,

(3)

где

фоГ

ГХ6 (0, я)

чье (о, Фо)

При изменении контраста между яркостями, например, за счет изменения яркости Вд (Bi const) будет изменяться второй интеграл в выражении (3), что приведет к неоднозначности измерения постоянной по величине яркости В| с систематической ошибкой рсист:

$-/г

BICUCT - BIH™ MS(;t)-cos Vs..™

&dx

а

1ИСГ

COS

jr

dx

(4)

где рсио - систематическая ошибка измерения яркости Bi;

В|исг - истинное значение яркости

В|изч-измеренное значение яркости В.

Для исключения систематической ошибки в электрическую схему предложенного устройства введен сумматор 20 электрических сигналов, на один вход которого подается сигнал с выхода синхронного детектора 18, определяемый выражением (3), а на второй - сигнал с выхода синхронного детектора 19, пропорциональный разности яркостей и равный второму интегралу выражения (3), т. е.

У (fo

(Увых|9оо 5/гВ1 S(x)-cosi-jЈ-dx....

(5)

Jf

Л „

Выходной сигнал сумматора равен

f/2

Ueax20CO - B So COS-gpdX.

В логическое устройство поступают сигналы с выходов синхронного детектора 19 и сумматора 20.

Выигрыш в точности за счет исключения систематической погрешности рсист в предложенном телефотометре увеличивается по мере повышения контраста и при /(1 достигает 25% по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Телефотометр, содержащий два входных зеркала, два объектива, два набора полевых диафрагм, расположенных в фокусах объективов, два коллектива, модулятор, оптиче

10

15

ский смеситель световых потоков, нейтральный и спектральный оптические фильтры, источник эталонного излучения, оптически связанный с приемником излучения, снаб- 5 женным усилителем и подключенным к входу аналогового ключа, логическое и регистрирующее устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения контраста, в него введены два избирательных фильтра, два синхронных детектора, генератор опорного напряжения и сумматор, при этом выход приемника излучения через последовательно включенные первый избирательный фильтр и первый синхронный детектор подключен к первым входам сумматора, логического и регистрирующего устройств, выход аналогового ключа через последовательно включенные второй избирательный фильтр и второй синхронный детектор подключен к второму входу сумматора, выход которого подключен к вторым 20 входам логического и регистрирующего устройств, причем управляющие входы аналогового ключа и синхронных детекторов подключены к выходу генератора опорного напряжения, а выход логического устройства подключен к третьему входу регистрирующего устройства.

А

Изобретение относится к фотометрии и предназначено для измерения яркостей объектов и фонов, разности их яркостей и яркостного контраста между объектом и фоном в полевых и лабораторных условиях. Цель изобретения - повышение точности измерения контрастов между объектом и фоном. Телефотометр представляет двухканальное оптико-электронное устройство, состоящее из двух оптических каналов (один для измерения излучения объекта, второй - для измерения излучения фона), каждый из которых содержит входное зеркало, объектив, набор полевых диафрагм, коллектив, секторного модулятора, с помощью которого обеспечивается посчередное перекрывание измеряемых световых потоков с целью формирования сигнала их разности, генератора опорного напряжения для формирования электрического сигнала с частотой модуляции, оптического смесителя световых потоков, нейтральных фильтров для ограничения исследуемых световых потоков по мощности, спектральных фильтров для обеспечения измерений в различных спектральных диапазонах, приемника излучения, двухканального усилителя, один из каналов которого содержит аналоговый избирательный фильтр, синхронный детектор и служит для обработки сигнала, пропорционального яркости, второй, содержащий избирательный фильтр и синхронный детектор, предназначен для обработки сигнала, пропорционального разности яркостей, логического устройства для вычисления контраста, регистрирующего устройства, источника эталонного излучения для исключения влияния нестабильности приемоусилительного тракта на результаты измерений. В двухканальный усилитель между синхронными детекторами и логическим устройством введен сумматор электрических сигналов, в котором производится сложение сигналов первого и второго каналов двухканального усилителя, в результате чего исключается систематическая ошибка измерения контраста и тем самым повышается точность измерения контраста. 3 ил.

..4k .-Ч/

11

23 2 I х Ю