Способ измерения температуры Советский патент 1993 года по МПК G01J5/08 

Изобретение относится к области оптических измерений, в частности, к измерению температуры звезд.

В области оптических измерений известны следующие способы определения температуры.

1. Определение температуры по ширине спектральных линий. Этот метод основан на использовании формулы

гас ТПГ

М

(.

т

2. Определение температуры на основании исследования элементарных атомных процессов, приводящих к возникновению наблюдаемого линейчатого спектра излучения. Известные способы приводят к большим погрешностям в определении температуры звезд свыше 2000 К,

Наиболее близким техническим решением является способ определения температуры на основании законов излучения абсолютно черного тела, при котором измеряют среднее значение интенсивности источника излучения, световой поток анализируют при помощи фотометра в фильтрах выбранной фотометрической системы, на- пример, UBV-системы. Указанный способ применим для приближенных оценок температуры и менее пригоден в случаях поглощения излучения звезд межзвездной пылью.

Целью описываемого способа является измерение звездных температур, превышающих 2000 К, в том числе и для звезд, излучение которых ослаблено межзвездным поглощением.

- Поставленная цель достигает тем, что в описываемом способе в рамках закона излучения абсолютно черного тела анализируют флуктуации интенсивности потока излучения при помощи интерферометра интенсивностей, в котором поток пропускают поочередно через два фильтра, например, В и V в системе U, В, V, затем разбивают поток пополам и направляют на два фотоприемника (ФЭУ), работающие в режиме счета фотонов, после чего электрические

у

Ё

00

со

к

Os

импульсы с обоих ФЭУ приходят на схему совпадений, представляющую собой электронное устройство, которое подсчитывает число совпадающих фотоотсчетов от двух ФЭУ внутри заданного временного окна г за время измерения Т соответственно в двух фильтрах. Затем вычисляют параметры вырождения д, которые определяются как отношение дисперсий классических флуктуации дробового шума следующим образом: вычисляют нормированную корреляционную функцию в нуле для двух фильтров со средней длиной волны пропускания А-гиАа

.т

П1

П2 П2

(2)

(О

Й1 П2 П1 fi2

(3)

где щ п; в нашем случае есть число совпадений фотоотсчетов внутри заданного временного окна г , поступающих с двух ФЭУ за время измерения Т, в фильтре .At.

a V ..

П| Й2 - соответственно в фияь-гр® ;

ги.- количеётео фотоотечвго®, sapara стрированных одним ФЗУ в фшшт|з©

П2 - количестеэ фбтшгтсчетер, зарегистрированных другим ФЭУ в ) Ai;

n - колинество фотщ5течвт08, завеги- етрированных одним ФЭУ в фильтр© Дз ; . П2 - количество фотоотсчетов, аареги- гтрированных Другим ФЗУ в фильтра As;

; - . .. ,..,.

Нормированные корреляционные функции в нуле для AI иАг соответственно ра в ны / . . .. ; -; ./... -

д(1.2)(2) (о) . (4) 9(1.2)(2)(о) T -/rii(o)/2P)-.

где

A -Q -ti

Температуру определяют по формуле

9J.jp (0 ) Д1(1 +ф д(р(0). ЖТТ

где А - площадь фотокатода,

Q- телесный угол, под которым виден источник излучения,

ц- квантовая эффективность приемника,

с - скорость света;

Ai.i А2 средняя длина волны пропускания двух фильтров,

h - постоянная Планка, К-постоянная Больцмана.

На фиг. 1 представлена блок-схема интерферометра интенсивностей, с помощью которого реализуется описываемый способ. Блок-схема содержит зеркальную диафрагму 1; подсмотр поля зрения 2; входную линзу 3; блок оптических фильтров 4; светодвлитэльиый элемент 5; выходную лимзу 6; линзы Фабри 7, 8; ФЭУ 1 и ФЭУ 2 9,10; усилители электрических сигналов 11, 12; схему совпадений 13; ЭВМ 14.

Описываемый способ определения температуры реализован следующим образом. Измерение проводят при помощи иитёрферометра интенсивностей по схеме: излучение 0т объекта проходит через зеркальную

диафрагму , входную линзу 3, блок фильт- р©в 4, шетоделительный элемент 5, выходную линзу Q, .инзы Фабри 7, 8 и попадает на фотокатоды ФЭУ 9, 10. Фотоотсчеты с о§эих ФЭУ после усилителей 11, 12 поступашт на Схему совладений: 13. Количество фотоотсчетов, поступающих с каждого ФЭУ и число совпадений, зарегистрированных .соответственно в фильтрах At и А2 , посылается в ЭВМ 14. 8 ЭВМ вычисляется значеяие нормированных корреляционных

функций в нуле для AI, Аа , которые однозначно связаны с волновым параметром вырождения (формулы 4, 5). По значениям волновых параметров вырождения определяют температуру (формула 6). Для практического определения температуры интерферометр интенси.вностей калибруется по звездам с известными температурами. В таблице приведены результаты определения температуры трех звезд Ј0rl, rOrl, dPer описываемым способом и значения температур, известные из литературных источников. В качестве опорной звезды взята звезда д Per.

Формула изобретения

Способ измерения температуры, заключающийся в пропускании потока излучения объекта через фокусирующую оптическую систему, систему фильтров на вход двух фотоэлектронных умножителей, работающих в

режиме счета фотонов, отличающий- с я тем, что, с целью расширения области применения-за счет возможности определения температуры звезд, излучение которых ослаблено межзвездным поглощением, анализируют флуктуации интенсивности светового потока при помощи интерферометра интенсивностей и схемы совпадений, при этом Т определяют из соотношения

g(P(o) frQ+fe) д.Ф(0)0- + )

где

№).0

П1 П2 Щ П2

-Ј2К Г)1 П2 )(T) 20

ni П2 - число совпадений фотоотсче- тов в фильтре ;

ni П2 - число совпадений фотоотсчетов в фильтре ;25

щ, П2 - количество зарегистрированных фотоотсчетов в фильтре Ач по первому и второму каналу соответственно;

hi, П2 - количество зарегистрированных фотоотсчетов в фильтре по первому и второму каналу соответственно

5i

A -Q-1J

Я

ехр

-1

v

А Q п

%

ехр

hc

1аТГ

-1

h - постоянная Планка;

с - скорость света;

. AI , Лг т средняя длина волны пропускания в фильтрах;

К - постоянная Больцмана; jf квантовая.эффективность фотокатода;

А - площадь фотоприемникз;

Q-телесный угол, под которым виден источник света.

Использование: относится к области оптических измерений, в частности к измерению те. пературы. звезд, в том числе звезд, излучение которых ослаблено межзвездным поглощением. Сущность способа: состоит в анализе флуктуации интенсивности светового потока при помощи интерферометра интенсивностей, двух фильтров на входе пучка и схемы совпадений. По числу совпадений вычисляют нормированные корреляционные функции в нуле для двух фильтров, берут их отношение и по значениям параметров вырождения определяготтемперату- ру. 1 ил., 1 табл.

Примечание. - температура, определенная описываемым способом, Т - температура/известная из литературных источников.

// 1/3-ft