Способ калибровки радиометра по Солнцу и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01J1/00 

4

QD

Ю

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано в фотометрических устройствах для регистрации излучения с высокой энергетической плотностью. Целью изобрете-- ния является повышение точности и стабильности калибровки радиометра по солнечному излучению с использованием рассеивателя для ослабления излучения. Применяемый в способе и устройстве диффузный мозаичный рас- сеиватель с плоскими участками, представляющий собой матрицу полусферических прецизионных углублений, позволяет предварительно определить коэффициент преобразования сигнала радиометра в поток излучения с помощью автоколлиматора и оптического канала самого радиометра. Точное значение коэффициента преобразования получается при прямом наблюдении Солнца. Способ и устройство, содержащее поворотный экран для предотвращения попадания зеркальной составляющей солнечного излучения, отраженного от диффузного мозаичного рассеивателя, в радиометр позволяют контролировать деградацию рассеивателя в процессе его эксплуатации и поддерживать высокую стабильность калибровки. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в фотометрических устройствах длт регистрации излучения с высокой энергетической плотностью.

Целью изобретения является повышение точности и стабильности калибровки радиометра по солнечному излучению с использованием рассеи- вателч для ослабления излучения, путем применения в качестве рассеива- теля мозаичного диффузного рассеивателя (МДР) с зеркальной плоской поверхностью.

На фиг,1 показана конструкция МДР, на фиг,2 - схема для излучения угловой зависимости коэффициента ослабления МЦР с использованием предлагаемого устройстваJ на фиг. 3 - устройство для калибровки радиометра по Солнцу.

МДР состоит из кремниевого основания 1, соединенного с теплоприем- ником 2 теплопроводящей композицией

Способ калибровки радиометра по Солнцу реализуется в два этапа. На первом этапе измеряются амплитуда сигнала диффузной составляющей и суммарный сигнал радиометра в зависимости от угла падения света по отношению к нормали к плоскости МДР и определяется угловая зависимость коэффициента ослабления МДР с ис- пользованием устройства, которое содержит автоколлиматор 6, располагаемый с возможностью перемещений в системе координат, связанной с МДР 7, таких, при которых его оптичес- кая ось остается направленной в основание этой системы координат, радиометр 8 расположенный неподвижно, так что его ось лежит в плоскости XY и составляет угол с осью X. Переменное напряжение усиливается селективным усилителем 9.

Устройство работает следующим образом.

Перемещают автоколлиматор 6, из- меняя угол ре осью ОХ в плоскости XY и 0 с плоскостью Х) и измеряют угловое распределение и(0,|&) суммарного сигнала радиометра. Используя полученную зависимость, опреде- ляют коэффициент ослабления излучения по формуле

к(в ь) - (н-ИЫУ& У, ,

К( - б()ИА(в,р) J

„ исчО

где м мчи

Ui(V) и иА(ф0) - диффузная составляющая и суммарный сигнал радиометра, получаемые при расположении оси авто- коллиматора в направлении, определяемом углами В

л,в °Ц(Й,Ь) - диффузная составляющая сигнала радиометра при расположении оси автоколлиматора, определяемом углами fr и Q. На втором этапе осуществляется абсолютная калибровка радиометра путем регистрации излучения Солнца, ослабленного МДР 7, во внеатмосферных условиях. В этом случае регистрируется величина амплитуды сигнала диффузной составляющей иЈ($,р) от излучения, падающего под угламч Q, 6 к плоскости МЦР 7 что позволяет определить его коэффициент ослабления

(M-1) UA(A) vЈ(GJ W..p(1- )-иА(в.

где WQ - солнечная постоянная. Периодический контроль К по излучени Солнца позволяет контролировать деградацию МДР 7 под действием солнечного излучения.

Устройство для калибровки радиометра по Солнцу состоит из светонепроницаемого поворотного тубуса 10 с закрепленным в нем поворотным экраном 11. В поворотном тубусе 1 расположен M/JP 12 таким образом, что углы между нормалью к его поверхности и осями поворотного тубуса 10 и радиометра 13 составляют Ф0 и таким образом ось радиометра является зеркальным отображением оси поворот ного тубуса 10.

Устройство работает следующим образом.

Для проведения первого этапа калибровки устанавливают поворотный эк ран 11 в положение, показанное пунктирной линией, и определяют набор значений К(в, р) МДР 12. например, по схеме (фиг. 2), используя оптический канал радиометра 13.

Для проведения второго этапа калибровки поворотный экран 11 переводится во второе, рабочее, положение под углом 90 к оси поворотного тубуса 10. Геометрические размеры поворотного экрана 1J таковы, что солнечное излучение, падающее на 12 под углами, близкими к , отражается экраном и зеркальная составляющая не воспринимается радиометром, предотвращая деградации его элементов под действием ультрафиолетового солнечного излучения.

Точность и стабильность измерений в таком устройстве повышаются за

5I

счет использования при определении величины К(@,р) МЦР оптического канала самого радиометра, а также за счет исключения попадания прямого солнечного излучения на МЦР и радиометр.

Формула изобретения

1, Способ калибровки радиометра по Солнцу, включающий регистрацию радиометром углового распределения потока лучистой энергии, отраженного от рассеивателя и последующий расчет коэффициента преобразования измеренного радиометром электрического сигнала ид(0,р) в поток л чистой энергии, отличающий- с я тем , что, с целью повышения точности калибровки и ее стабильности, а качестве рассеивателя используют мозаичный диффузный рассеиватель с зеркальной плоской поверхностью с коэффициентом отражения р и полусферическими углублениями плотностью п и радиусом R, располагают его под углом (1 - Ґв) к оптической оси ра- дмоме ра, дополнительно определяют суммарный электрический сигнал радиометра tjXVo) и его ДИФФУЗНУЮ составляющую и() ПРИ освещении мозаичного диффузного рассеивателя под углом зеркального отражения Ц0 , регистрируют диффузную составляющую суммарного сигнала радиометра U(6,Ј в направлении, задаваемом углами &

и Р при прямом наблюдении Солний, и определяют коэффициент преобразования по формуле

(M-l)yA MOufretЈ)c(.

Wc р (Т: ) Uf(07p)

К

где We - солнечнс(Я постоянная; м U(44,)/UA(IA).

J4

/

ФигЛ

Фиг.З,

о