Автоматический фотометр Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к фотометрическим и радиационным приборам измерения яркости точечных объектов.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - светочувствительная поверхность сканирующего приемника лучистой энергии.

.Устройство содержит оптический клин 1 светового потока, объектив 2, сканирующий приемник 3 лучистой энергии, блок 4 разверток, осветитель 5, формирователь 6 импульсов, первый электронный ключ 7, триггер 8, усилитель 9, первое устройство 10 выборки-хранения, схему 11 сравнения, второе, устройство 12 выборки-хранения, пиковый детектор 13, источник 14 опорного напряжения, второй электронный ключ 15, привод 16, изображение 17 объекта, равномерно освещенную узкую полосу 18, создаваемую осветителем.

Осветитель 5, соединенный с источником 14 опорного напряжения, расположен перед светочувствительной поверхностью приемника 3 лучистой энергии, выходом подключенного к усилителю 9. Привод 16 связан с оптическим клином 1,

Приемник 3 лучистой энергии выполнен сканирующим.

4: CD

45

05 00

Осветитель 5 установлен так, что ||юрмирует на светочувствительной поверхности сканирующего приемника 3 лучистой энергии равномерно освещен- ную полоску 18, расположенную перпендикулярно направлению строчной развертки.

Первый выход блока 4 разверток подключен к первому входу сканирую- JQ щего приемника 3 лучистой энергии, второму входу пикового детектора 13 и управляющему входу второго устройства 12 выборки-хранения.

Второй выход блока 4 разверток 15 подключен к второму входу сканирующего приемника 3 лучистой энергии, к входу формирователя 6 импульсов и R-входу триггера 8, S-вход которого подключен к второму выходу пикового 20 детектора 13..

Вь1ход усилителя 9 соединен с входом первого устройства 10 выборки- ,хранения и через второй ключ 15 - с первым входом пикового детектора 13,25 первым выходом подключенного через второе устройство 12 вьйорки-хранения к первому входу схемы 11 сравнения.

Выход триггера 8 соединен с управляющим входом первого ключа 7. 30

Первый.выход формирователя 6 импульсов подключен к управляющему входу второго ключа 15, а второй выход формирователя 6 импульсов через ключ 7 рез промежуток времени, равный одному кадру, т.е. при стандартной телевизионной развертке это составляет 20 мс. При наличии светового эталона появляется возможность заносить информацию об объекте в блоки 1D и 12 за время сканирования одной строки, т.е. примерно в 600 раз меньше. Тем самым амплитуда шумов также значительно уменьшается.

Кроме того, за счет наличия светового эталона происходит коррекция изменения чувствительности приемника лучистой энергии по полю кадра, что также повышает точность измерений.

Устройство работает следующим образом.

Свет от объекта проходит через оптический клин 1 и объектив 2 и попадает на светочувствительную поверхность приемника 3 лучистой энергии, установленного в фокальной плоскости объектива 2. Осветитель 5 формирует на светочувствительной поверхности приемника 3 узкую равномерно освещен ную полосу, являкяцуюся эталонным световым потоком, относительно которого и измеряется яркость объекта.

На фиг. 2 показана светочувствительная поверхность приемника 3. Горизонтальными линиями показано направ ление строчной развертки. Справа на краю поверхности показана узкая равк управляющему входу первого устрой- 35 номерно освещенная осветителем 5 по40

ства 10-выборки-хранения, выходом соединенного с вторым входом схемы 11 сравнения,i выход которой подключен к приводу 16.

Полупроводниковые приемники лучистой энергии имеют на низких частотах значительно большую амплитуду напряжения шумов, чем на высоких частотах. В связи с этим средствами чистой электроники уменьшить шумы не представляется возможным. Необходим световой эталон на выходе приемника лучистой энергии в любой момент времени. Тогда появляется возможность измерить относительное изменение сигнала за короткое время и отрабатывать это рассогласование посредством автоматической системы. Тем самым уменьшается эквивалентная амплитуда шумов, поскольку время анализд изображения сокращается. Например, при отсутствии светового эталона информация в блоки 10 и .12 может быть записана че45

50

55

лоса 18 света. В центре показано изоб ражение 17 объекта.

При сканировании поля кадр-а формирователь 6 импульсов формирует им-.-: пульс такой длительности и в такие моменты, чтобы передний фронт импуль са был несколько раньше начала появления светящейся полосы 18, а задний фронт импульса был бы ближе к концу светящейся полосы 18. Тем сакЫм с помощью второго ключа 15 запрещается на это время прохождение сиги;ала с выхода усилителя 9 на вход пи:кового детектора 13.

С блока 4 разверток строчные импульсы управляют работой формирователя 6 импульсов и установкой тригге ра 8 в нулевое состояние.

При попадании пятна сканирования на изображение 17 объекта амплитуда видеосигнала возрастает, при этом . пиковый детектор 13 запоминает новое значение сигнала и формирует на втором выходе импульс запоминания, корез промежуток времени, равный одному кадру, т.е. при стандартной телевизионной развертке это составляет 20 мс. При наличии светового эталона появляется возможность заносить информацию об объекте в блоки 1D и 12 за время сканирования одной строки, т.е. примерно в 600 раз меньше. Тем самым амплитуда шумов также значительно уменьшается.

Кроме того, за счет наличия светового эталона происходит коррекция изменения чувствительности приемника лучистой энергии по полю кадра, что также повышает точность измерений.

Устройство работает следующим образом.

Свет от объекта проходит через оптический клин 1 и объектив 2 и попадает на светочувствительную поверхность приемника 3 лучистой энергии, установленного в фокальной плоскости объектива 2. Осветитель 5 формирует на светочувствительной поверхности приемника 3 узкую равномерно освещен ную полосу, являкяцуюся эталонным световым потоком, относительно которого и измеряется яркость объекта.

На фиг. 2 показана светочувствительная поверхность приемника 3. Горизонтальными линиями показано напраление строчной развертки. Справа на краю поверхности показана узкая равномерно освещенная осветителем 5 по

лоса 18 света. В центре показано изображение 17 объекта.

При сканировании поля кадр-а формирователь 6 импульсов формирует им-.-: пульс такой длительности и в такие моменты, чтобы передний фронт импульса был несколько раньше начала появления светящейся полосы 18, а задний фронт импульса был бы ближе к концу светящейся полосы 18. Тем сакЫм с помощью второго ключа 15 запрещается на это время прохождение сиги;ала с выхода усилителя 9 на вход пи:кового детектора 13.

С блока 4 разверток строчные импульсы управляют работой формирователя 6 импульсов и установкой триггера 8 в нулевое состояние.

При попадании пятна сканирования на изображение 17 объекта амплитуда видеосигнала возрастает, при этом . пиковый детектор 13 запоминает новое значение сигнала и формирует на втором выходе импульс запоминания, который переключает триггер 8 в состояние 1. Открывается первый ключ 7, с помощью которого проходит строби- рующий импульс с выхода формировате- ,ля 6 импульсов на управляющий вход устройства 10 выборки-хранения. Тем fiaMbiM происходит запись эталонного значения сигнала, т.е. сигнала сканирующего приемника 3 в момент сканирования эталонного светового потока. В конце строки строчный импульс обнуляет триггер 8, который в свою очередь запретит обновление информации в блоке 10. При сканировании следующей строки сигнал от объекта будет меньше максимального и в пиковом детекторе 13 не произойдет обновление информации,а следовательно, не перек

объекта съемки фиксируется по положению оптического клина 1.

Формула изобретения 5

Автоматический фотометр, содержащий расположенные по ходу излучения оптический клин с приводом перемеще10 ния, объектив и приемник лучистой энергии с усилителем, расположенньй в фокальной плоскости объектива, а также осветитель, соединенный с источником опорного напряжения и уста15 ноБленный перед светочувствительной поверхностью приемника лучистой энер гии, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности, дополнительно введены блок разверток

лючится триггер 8. Указанными средст- 20 Формирователь импульсов, два элект. вами обновление информации в блоках 10 и 13 происходит в очень короткий промежуток времени, что снижает амплитуду шумов в тракте обработки сиг налов.25

ронных ключа, два устройства выборки хранения, триггер, схема сравнения и пкковый детектор, при этом, приемник лучистой энергии вьтолнен сканирующим, первый вькод блока разверток подключен К первому входу сканирующего приемника лучистой энергии, вто рому входу пикового детектора и управляющему входу второго устройства выборки-хранения, второй выход блока разверток подключен к второму входу сканирующего приемника лучистой энер гии, к входу формирователя импульсов и R-входу триггера, S-вход которого подключен к второму выходу пикового детектора, выход усилителя соединен входом первого устройства выборки- хранения и через второй ключ - с первым входом пикового детектора, первым выходом подключенного через второе устройство выборки-хранения к первому входу схемы сравнения, выход триг гера соединен с управляющим входом первого ключа, первый выход формирователя импульсов подключен к управляю щему входу второго ключа, второй выход формирователя импульсов подключен через первый ключ к управлякщему входу первого устройства выборки-хранения, выходом соединенного с вторым входом схемы сравнения, а выход схемы сравнения подключен к приводу.

Кадровые импульсы поступают на блоки 13 и 12, Передним фронтом происходит перезапись информации с пикового детектора в устройство 12 выборки-хранения, а задним фронтом обнуляется пиковый детектор 13.

Разностный сигнал с выхода схемы 11 сравнения поступает на привод 16, который посредством изменения коэффициента пропускания оптического клина 1 стабилизирует заданное осветителем 5 значение светового потока.

При увеличении яркости объекта сигнал на выходе пикового, детектора 13 возрастает. Увеличивается и разностный сигнал, поступающий на привод 16. Пропускание оптического клин уменьшается и, следовательно, уменьшается освещенность,создаваемая объ ёктом на светочувствительной поверх- ности приемника 3.

Таким образом, схема работает как стабилизатор освещенности, создаваемой объектом на поверхности приемник 3. Величина яркости изображения 17

а. 14974636

объекта съемки фиксируется жению оптического клина 1.

Формула изобретения

Автоматический фотометр, содержащий расположенные по ходу излучения оптический клин с приводом перемещения, объектив и приемник лучистой энергии с усилителем, расположенньй в фокальной плоскости объектива, а также осветитель, соединенный с источником опорного напряжения и устаноБленный перед светочувствительной поверхностью приемника лучистой энергии, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности, дополнительно введены блок разверток,

Формирователь импульсов, два элект.

ронных ключа, два устройства выборки- хранения, триггер, схема сравнения и пкковый детектор, при этом, приемник лучистой энергии вьтолнен сканирующим, первый вькод блока разверток подключен К первому входу сканирующего приемника лучистой энергии, второму входу пикового детектора и управляющему входу второго устройства выборки-хранения, второй выход блока разверток подключен к второму входу сканирующего приемника лучистой энергии, к входу формирователя импульсов и R-входу триггера, S-вход которого подключен к второму выходу пикового детектора, выход усилителя соединен с входом первого устройства выборки- хранения и через второй ключ - с первым входом пикового детектора, первым выходом подключенного через второе устройство выборки-хранения к первому входу схемы сравнения, выход триг гера соединен с управляющим входом первого ключа, первый выход формирователя импульсов подключен к управляющему входу второго ключа, второй выход формирователя импульсов подключен через первый ключ к управлякщему входу первого устройства выборки-хранения, выходом соединенного с вторым входом схемы сравнения, а выход схемы сравнения подключен к приводу.

Фи. /

Изобретение относится к фотометрическим радиационным приборам измерения яркости точечных объектов. Цель изобретения - повышение точности измерений. Автоматический фотометр содержит осветитель, источник опорного напряжения, усилитель, привод, поглотитель светового потока, блок разверток, формирователь импульсов, два ключа, триггер, два устройства выборки-хранения, схему сравнения и пиковый детектор. Изображение объекта вместе с изображением эталонного осветителя формируется на светочувствительной площадке приемника лучистой энергии, электрический сигнал от приемника анализируется в электронной схеме, в которой вырабатывается сигнал управления оптическим клином. Информация об объекте поступает в анализирующий тракт с частотой строчной развертки. 2 ил.

f7

Фи.2

/8