Приемный блок фотометра Советский патент 1991 года по МПК G01J1/04 

Изобретение относится к фотометрической технике, в частности к приборам для регистрации плотности потока излучения от удаленного источника в условиях случайно меняющейся взаимной ориентации источника излучения и фотометра.

Цель изобретения - повышение точности измерений плотности потока излучения за счет выравнивания угловой характеристики фотометра.

На фиг. 1 изображен рассеиватель с установленными на нем i-й и i+1-й коническими поверхностями корригирующей системы, поперечное сечение; на фиг. 2 освещенный участок рассеивателя в виде серпа, образованный пересечением границы тени от i-й конической поверхности с основанием i+1-й поверхности.

Приемный блок фотометра содержит плоский рассеиватель 1, корригирующую систему, выполненную в виде усеченных конусов 2. Освещенный участок рассеивателя в виде серпа 3 показан на фиг. 2.

При нулевом угле падения излучения работает лишь центральная часть поверхности рассеивателя, ограниченная первой конической поверхностью. По мере увеличеО OJ

о о ю

ю

ния угла падения излучения последовательно, начиная с первой конической поверхности, открывается доступ излучению к другим участкам поверхности рассеивателя

ствительности системы рассеиватель-фото- приемник и обеспечивается выравнивание угловой характеристики фотометра.

Выражение для площади освещенного

Изобретение относится к фотометрической технике, в частности к приборам для регистрации плотности потока излучения от удаленного источника в условиях случайно меняющейся взаимной ориентации источника излучения и фотометра. Приемный блок фотометр для регистрации плотности потока излучения от удаленного источника в условиях случайно меняющейся взаимной ориентации источника излучения и фотометра, содержащий фотоприемник, усилительно-регистрирующий блок и рассеиватель с соосно расположенной на нем коррегирующей системой, которая, с целью повышения точности измерений плотности потока излучения за счет выравнивания угловой характеристики фотометра, согласно изобретению выполнена в виде концентрически расположенных усеченных конусов, обращенных широкими основаниями в направлении источника излучения, при этом угол между осью и образующими конусов равен максимальному значению из рассматриваемого интервала изменения углов падения излучения. Геометрические параметры коррегирующей системы могут быть рассчитаны для любого требуемого интервала изменения углов падения излучения 0 а «М3кс 90° и заданной точности измерений. 1 табл., 2 ил. Ё

и тем самым компенсируется снижение чув- 5 серпа 3 имеет вид

S («,«MaKC Rl,Ri4-1 H|)

О, если

(R,+Hltg «c)2-(V+)-R,+i(-)(1)

если а амакс

где $ - arctg /tg «макс (Ri +1 - Ri)/Hi I;

гц arccos | |(Ri -f Hi tg «макс)2 - - (Hi tg a)2 /(2 RI +1 HI tg a) I.

% arccos |( Hi tg a + R cos rj )/ (Rj

1 1,2n; Rn+i R;

n - число экранирующих поверхностей; Ri, HI - соответственно радиус сечения прилегающего к поверхности рассеивателя i-ro усеченного конуса и его высота; а-угол падения излучения, «макс. максимальное значение. Чтобы учесть условие , сделаем замену переменных

Ri RZi/Zn+i,

HrRYi/Zn+1, ,2n, n+1 (2)

Тогда

S (а, «макс, R|, Ri +1 ,H|)

R2 (a, «Макс ,Zi Z| + 1 , Y|),

Mf

где выражение для S(a, «макс, Zi, Zi+i, YI) получается из (1) заменой RI на Zi, HI на Yi.

При неизменной плотности потока излучения от удаленного источника сигнал 1(«), регистрируемый фотометром, пропорционален произведению площади освещенной поверхности рассеивателя и угловой характеристики системы рассеиватель-фотопри- емник (р(а ):

(«)

+ 2 S(« , «макс ,Z| , Z| + 1 , Y| ) 1 ,

1 1J

где а - постоянный множитель.

+ Hi tg «макс

}

Чтобы в пределах допустимой относительной погрешности обеспечить независимость чувствительности фотометра от угла падения излучения в интервале О а «макс 90° необходимо найти значение параметров n, Zi, Yi (,2,...,n, n+1), удовлетворяющее неравенству

15

макс

ЈМ г1 + y(o)L1 +

0

+ 2s(a,aMaKc.Zi1Zi + i,Yi)l 1| 4:

2

(3) О а «макс

Решение неравенства (3) зависит от угловой характеристики (р(а ), уровня допустимой погрешности Ј и максимального 5 значения угла падения «макс. В каждом конкретном случае существует множество решений неравенства (3). Очевидно, что наиболее простая конструкция корригирующей системы получается в случае, когда число экранирующих поверхностей минимально.

В таблице приведены расчитанные с помощью (2) и (3) геометрические параметры корригирующей системы, устанавливаемой на поверхность рассеивателя радиусом R 1 см, для различных значений е и «макс в предположении, что угловая характеристика системы рассеиватель-фотоприемник описывается косинусной зависимостью.

Геометрические параметры корригирующей системы могут быть расчитаны для любого требуемого интервала изменения углов падения излучения 0 - «макс 90° и заданной точности измерений.

0

5

0

Таким образом, приемный блок фотометра является более эффективным по отношению к имеющимся, так как позволяет измерять потоки излучения от удаленных источников в условиях случайных изменений взаимной ориентации бортового фотометра и источника излучения. При этом погрешность измерений может быть гара- нированно снижена до 0,5%.

Формула изобретения

Приемный блок фотометра для регистрации плотности потока излучения от удаленного источника в условиях меняющейся взаимной ориентации источника излучения и фотометра, содержащий фотоприемник с соосно расположенной на нем корригирующей системой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений потока излучения за счет выравнивания угловой характеристики фотометра, корригирующая система выполнена в виде плоского рассеивателя с установленными на нем и изготовленными из поглощающего материала концентрическими боковыми поверхностями усеченных конусов, располо

женными на оси приемного блока так, что меньшие основания конусов направлены в сторону плоского рассеивателя, при этом угол между осью и образующими конусов выбирается из интервала изменения углов падения излучения ам 90°, где ам максимальное значение, а радиусы R, прилегающих к поверхности рассеивателя сечений конусов и их высоты HI связаны соотношениями

Hi R Y, Zn + 1

где R - радиус рассеивателя;

Zrl/Хтг ( тг 3.1415), Z,+i

YI (,2,..,,n) - значения соответственно радиусов и высот конусов для случая корригирующей системы с единичной площадью центрального неэкранируемого участка поверхности рассеивателя, выбираемые из условия обеспечения заданной точности измерений во всем рабочем интервале изменения углов падения излучения при минимально возможном числе поверхностей усеченных конусов.

Фиг,1

Фиг.2