Фотометр Советский патент 1991 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к астроприбо- ростроению и может быть использовано для визуального фотометрирования удаленных космических объектов при наземных и бортовых наблюдениях.

Целью изобретения является повышение точности фотометрирования объектов с перепадами яркости при изменяющихся уровнях сигнала.

На чертеже приведена блок-схема фотометра.

Фотометр содержит приемную оптическую систему, выполненную из длиннофокусного объектива 1 и окуляра 2, в фокальной плоскости которой вне поля зрения окуляра расположена зеркальная сфера 3, радиус которой определен экспериментально из условия минимального виньетирования изображения объекта в поле зрения и равен 0,05-0,1 мм, импульсный источник излучения с изменяемой частотой и постоянной длительностью импульсов содержащий кварцевый генератор 4 импульсов, управляемый делитель 5 частоты, схему управления, выполненную в виде инвертора 6 и двухвходового переключателя 7, строби- руемый генератор 8 тока, термостатированный светодиод 9, блок 10 мз п светодиодов подогрева, где п 2 (цепочка последовательно соединенных светодиодов со спектром излучения, отличающимся от спектральной области фотометрирования), оптическую схему 11 фокусировки излучения светодиодов подогрева на излучаемую поверхность термостатированного светодм- ода 9, источник 12 опорного напряжения, компаратор 13, схему 14 стробирования, триггер 15, усилительный элемент 16 и блок 17 регистрации.

Светодиод 9 расположен за фокальной плоскостью приемной оптической системы вне поля зрения окуляра 2, при этом ось излучения светодиода ориентирована на центр зеркальной сферы 3.

Количество светодиодов подогрева в блоке 10 (п 2) определяется при создании конкретного устройства и зависит от типа конструкции светодиодов, Оптическая схема 11 содержит п светодиодов, оптические входы которых совмещены с излучающими поверхностями п светодиодов подогрева блока 10, а выходы расположены вокруг светодиода 9 с ориентацией на центр его излучающей поверхности без виньетирования излучения к зеркальной сфере 3 от поверхности излучающего перехода светодиода 9,

Источник 12 опорного напряжения выполнен в виде резистивного сумматора напряжений, а именно напряжения с второго входа светодиода 9 и опорного напряжения, равного напряжению на излучающем переходе светодиода 9, когда генератор 8 тока постоянно включен (режим максимального разогрева).

Фотометр работает следующим образом.

Импульсы от кварцевого генератора 4 поступают на вход делителя 5 частоты, который пропускает на вход каждый N-й импульс, где N задается в процессе наблюдения и изменяется в пределах 1 - 4000. С выхода делителя 5 частоты сигналы поступают в зависимости от положения переключателя 7 непосредственно или через инвертор б на вход генератора 8 тока. При этом при непосредственном подключении- яркость излучения светодиода 9, который запитывается импульсами равной амплитуды и длительности от генератора 8 тока, изменя1 с1с

ется от л., ЕО до Tj- Е00 . а при инверсном

подключении от - Е0 до ( 1 - ) Е0 .

где ЕО - яркость излучения светодиода при постоянно включенном генераторе 8 тока;

No - максимальный коэффициент деления делителя 5 частоты.

При периодическом инвертировании импульсов яркость свечения светодиода 9

изменяется от Е 0 до

1

2N

Е о . Изменяя коэффициент деления N и положение переключателя 7, оператор уравнивает яркость

точечного изображения - искусственной звезды, создаваемого в фокальной плоскости приемной оптической системы отраженным от зеркальной сферы 3 излучением светодиода 9, с яркостью изображения фотометрируемого объектива, которое формируется в фокальной плоскости приемной системы с помощью длиннофокусного объектива 1. Кодовая информация, соответствующая равенству яркостей изображения, с

выхода делителя 5 частоты и схемы управления поступает в блок 17 регистрации.

В случае большого значения N температура излучающего р - n-перехода светодиода 9 равна температуре подложки и

термостата из-за малого разогрева его импульсами тока. Светодиоды подогрева блока 10 через оптическую систему 11 производят нагрев р - n-перехода светодиода 9 до температуры, соответствующей постоянно включенному светодиоду 9, т.е. температура излучающего р - п-перехода определяется как

Atom Ттерм + At, где tiepM - температура термостата и подложки;

t - постоянная разница температур подложки и р - n-перехода светодиода 9, находящегося в постоянно включенном состоянии.

Включение и выключение светодиодов

подогрева блока 10 производится через усилительный элемент 16 триггером 15. Триггер 15 предназначен для подключения светодиодов на время, пока температура р - n-перехода меньше температуры Ьпт. Моменты его переключения совпадают с передним фронтом импульсов с выхода переключателя 7.

Включение и выключение триггера 15

по входам установки в О и 1 производится через схему 14 стробирования состоящую из двух элементов И-НЕ.

Сигнал от переключателя 7 поступает на стробовый вход схемы 14 стробирования на

оба элемента И-НЕ, на вторые входы которых поступают прямой и инверсный сигналы с входа компаратора 12. На вход компаратора 12 поступают два напряжения, одно из которых является падением напря- жения на р - n-переходе светодиода 9, а второе - опорное, величина которого равна падению напряжения на р - n-переходе постоянно включенного светодпода 9, и задается источником 13 опорного напряжения. Таким образом, компаратор 12 сравнивает два напряжения и вырабатывает сигнал рассогласования, вызывающий уменьшение разности температур. В качестве датчика температур используется р - n-переход све- тодиода 9.

Использование изобретения позволяет повысить точность фотометрирования объектов с перепадами яркости при изменяющихся уровнях сигнала за счет стабилизации температуры излучающего перехода светодиода.

Формула изобретения Фотометр, содержащий приемную оптическую систему, перед фокальной плоско- стью которой в поле зрения расположена зеркальная сфера, генератор импульсов, делитель частоты, двухвходовый переключатель,инвертор,регистратор, последовательно включенные генератор то- ка и термостатированный светодиод, при этом выход генератора импульсов подключен к входу делителя частоты, первый выход которого подключен непосредственно к

первому входу и через инвертор к второму входу двухвходового переключателя, первый выход которого подключен к входу генератора тока, а второй - к входу управления регистратора, информационный вход которого подключен к второму выходу делителя частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фотометрирования обьектов с перепадами яркости при изменяющихся уровнях сигнала, в него введены блок из п последовательно включенных светодиодов подогрева, где п 2, спектр излучения которых расположен вне спектральной области фотометрирования, оптическая схема фокусировки излучения п светодиодов на излучающую поверхность термостатированного светодиода, источник опорного напряжения, компаратор, схема стробирования, триггер и усилительный элемент, при этом первый и второй выходы генератора тока подключены соответственно к первому входу компаратора и входу источника опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам схемы стробирования, первый и второй выходы которой подключены соответственно к первому и второму входам триггера, выход триггера через усилительный элемент подключен к входу блока из п светодиодов подогрева, причем первый выход двухвходового переключателя подключен к третьему входу схемы стробирования.

Изобретение может быть использовано для визуального фотометрирования удаленных космических объектов при наземных и бортовых наблюдениях, позволяет повысить точность фотометрирования объектов с перепадами яркости при изменяющихся уровнях сигнала. Фотометр содержит приемную оптическую систему, перед фокальной плоскостью которой в поле зрения расположена зеркальная сфера, генератор импульсов с изменяемой частотой следования, выход которого подключен к входу делителя частоты, выход которого подключен непосредственно к первому входу и через инвертор к второму входу двухвходового переключателя, выход которого через генератор тока подключен к входам термостатированного светодиода. Фотометр дополнен блоком из п последовательно включенных светодиодов подогрева (где п 2), спектр излучения которых расположен вне спектральной области фотометрирования, оптической схемой фокусировки излучения п светодиодов на излучающую поверхность термостатированного светодиода, источником опорного напряжения, компаратором, схемой стробирования, триггером и усилительным элементом, при этом входы генератора тока подключены соответственно к первому входу компаратора и входу источника опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора, прямой и инверсный выходы которого подключены к входам схемы стробирования, выходы которой подключены к входам триггера, выход триггера через усилительный элемент подключен к входу блока из п светодиодов подогрева, а выход переключателя подключен к третьему входу схемы стробирования. 1 ил. w fe ON ю о 00 ю