Устройство для измерения коэффициентов отражения и пропускания объектов Советский патент 1991 года по МПК G01N21/55 

(fl

W/

Изобретение относится к исследованиям объектов, преимущественно биологических, с помощью оптических средств, предназначено для исследования взаимодействия света с биологическими объектами на основе применения лучистых потоков, отражаемых, пропускаемых и поглощаемых ими в процессе жизнедеятельности, например листьями, семенами, пыльцой растений и т.п.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение числа измеряемых параметров.

На фиг.1 изображена оптическая схема устройства; на фиг.2 - электрическая схема устройства.

Устройство (фиг.1) состоит из источника излучения 1, светопоглощающей изнутри полусферы 2 с расположенными на внутренней поверхности равноотстоящими по азимуту и углу места фотоприемниками 3, причем полусфера 2 установлена на закрепленный в экваториальной плоскости закрывающий полусферу сплошной диск 4, в центре которого расположен фотоприемник 5, а на нем помещен исследуемый объект 6. и дополнительного фотоприемника 7.

Устройство содержит (п+1) фотоприемников Ф0-Фп, из которых на поверхности полусферы расположены п фотодиодов , а на сплошном диске один фотодиод Ф0, являющийся подложкой для объекта исследования.

Принципиальная электрическая схема измерения и регистрации мощности свето- отражаемой и светопропускаемой составляющих входного потока излучения содержит предварительные усилители (ПУ0-ПУП) - соответственно для каждого фотоприемника, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), коммутирующее программное устройство (КПУ), микропроцессор (МП), управляющий работой ПУ с помощью КПУ.

Устройство работает следующим образом.

Объект исследования располагается на фотоприемнике Ф0. Мощность Е0 входного потока излучения, попадающего на объект, распределяется на три составляющих: отраженную Еотр, прошедшую Епр и поглощенную Јпог Электрические сигналы от фотоприемников Ф0-ФП поступают на соответствующие входы ПУ, коэффициенты усиления которых подобраны с учетом чувствительности каждого конкретного фо: топриемника так, что на выходе ПУ появляется нормированный аналоговый сигнал, измеряемый через КПУ аналого-цифровым прибором.

КПУ обеспечивает последовательное подключение всех ПУ к входу АЦП. а также разрешает запись в соответствующую ячейку памяти микропроцессора МП сигнала с выхода АЦП. Таким образом, в память МП записывается информация о всех Екотр и ..Далее по программе, записанной в МП, вычисляется Еотр и окончательно искомые коэффициенты пропускания

0 Епр ото Еотр

0

5

0

5

0

5

0

5

Кобрпр

, отражения Кобр

отр

Е, J I pa/TN n KIЛ OOPr

оt0

поглощения КобРпог- 1 - К0брпр- К0бротр.

Для экспериментального исследования были использованы фотодиоды ФД-24К с диаметром приемной поверхности 11 мм. В регистрирующей части устройства использован стандартный АЦП и микропроцессор типа ДЗ-28. Погрешность измерений коэффициентов светоотражения. светопропу- скания и поглощения биологических объектов не превышает 3%.

Время измерения 1 с.

Такое выполнение устройства обеспечивает повышение точности измерений за счет исключения зависимости от светопог- лощающих характеристик материала внутренней поверхности оптической камеры, за счет уменьшения числа отверстий в оптической камере для входного потока излучения и исследуемого образца, за счет уменьшения фонового излучения, проникающего внутрь полусферы через отверстия; расширение числа измеряемых параметров - благодаря измерению углового распределения по азимуту и углу места отраженного от образца потока излучения.

Устройство используется в экспериментах по исследованию влияния факторов среды обитания растительных объектов на величину коэффициентов светоотражения, светопропускания и поглощения лазерного излучения различных длин волн, находящихся в полосах поглощения хлорофилла, воды, фитохрома и др. компонентов биообъектов,

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициентов отражения и пропускания объектов, содержащее источник излучения, оптическую систему для формирования излучения и фотоприемники, отличающееся тем, что. с целью повышения точности измерений и расширения числа измеряемых параметров, оптическая система для формирования излучения выполнена в виде светопоглощающей изнутри полусферы, ограниченной в экваториальной плоскости сплошным диском с отверстием в центральной части, причем один из фотоприемников расположен в отверстии сплошного диска, второй - под острым углом к нормали, проходящей через центр диска, а остальные расположены на внутренней поверхности полусферы на равном расстоянии друг от друга по азимуту и

углу места, при этом оптическая ось входного потока излучения и оптические оси фотоприемников направлены к центру диска, причем источник излучения расположен под углом к нормали, проходящей через центр диска, равным углу расположения второго фотоприемника.

Изобретение относится к области исследования объектов преимущественно биологической природы при помощи оптических средств. Цель - повышение точности и расширение числа измеряемых параметров. Оптическая камера устройства выполнена в виде светопоглощающей изнутри полусферы 2 с расположенными на внутренней поверхности равноотстоящими по азимуту и углу места фотоприемниками 3, которая установлена на закрепленный в экваториальной плоскости закрывающий полусферу сплошной диск 4, при этом оптическая ось входного потока излучения и оптические оси фотоприемников совмещены в центре диска, служащем для размещения объекта 6 исследования. Кроме того, для измерения проходящего излучения диск 4 имеет в центральной части отверстие, снабженное фотоприемником 5, источник излучения расположен под углом, исключающим прямое отражение от объекта в источник 1, при этом для регистрации зеркально отраженного от объекта потока излучения на поверхности полусферы расположен в плоскости падения дополнительный фотоприемник 7. 2 ил.

Фиг. 2