Устройство регистрации плотности мощности импульсного излучения Советский патент 1982 года по МПК G01J5/28 

Изобретение относится к радиационной пирометрии и может быть исполь зовано в измерительных телевизионных системах для регистрации и измерения плотности мощности импульсного излучения в инфракрасной области спектра. Известны устройства, содержащие пленку, покрытую графитом с одной -г стороны и люминофором на основе ( ZnS с другой, обращенной к двухмерно му фоторегистратору - фотоаппарату и . источнику ультрафиолетового излучения оптически связанного с люминофором Г2. Недостатком этих устройств является невозможность регистрации распре деления плотности мощности инфракрасного излучения, при его импульсном воздействии последовательно во времени. Наиболее близким по технический сущности к изобретению является устройство, которое содержит входной оптический блок, оптический фильтр, люминофорную панель, возбуждаемую ультрафиолетовы) источниками излучения, фотоэлектрический сканер и регистрирующий блок З. Однако это устройство не обеспечивает высокой точности измерения мощности инфракрасного излучения при импульсном воздействии. Цель изобретения - повышение точности измерения импульсного излучения в инфракрасной области спектра . Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее входной оптический блок, оптический фильтр, люминофорную панель ,с источником ультрафиолетового возбуждения, фотоэлектрический сканер и регистрирующий блок, введены диск с П люминофорными панелями и обтюратор с приводом, установленные последовательно по xojay исследуемого излучения между 39 входым оптическим блоком и фотоэлек трическим сканером, оптическая сист ма и приемник излучения, оптически связанные с люминофорной панелью и блок управления, вход которого связан с указанным приемником излучения , а выход с приводом обтюратор и фотоэлектрическим сканером. На чертеже представлена структур ная схема предлагаемого устройства. Устройство регистрации плотности мощности импульсного излучения содержит объект 1, входной оптический блок 2, оптический фильтр 3, диск ten люминофорными панелями, двигатель 5 ультрафиолетовые источники излучения 6, ультрафиолетовые полосные фильтры 7, обтюратор 8, полосовой оптический фильтр 9, фотоэлектрический сканер 10, объектив 11, приемник излучения 12, усилитель формирователь синхронизирующих импульсов 13, блок управления 1A, усилитель распределитель видеосигналов 15, электронный коммутатор 16, блок обработки и измерения 17, регистрирующий блок 18, видеомагнитофо 19, видеоконтрольное устройство 20; блок формирования импульса подсветки 21. В устройстве регистрации плотност мощности импульсного излучения по ходу излучения от объекта наблюдения 1 расположены входной оптический блок 2, оптический фильтр 3, диск ten, люминофорными панелями, обтюратор 8, полосовой оптический фильтр 9, и фотоэлектрический сканер 10, состоящий , например, из входного объекта, телевизионного приемника изображения, в качестве которого может быть использована, например, телевизионная передающая трубка, твердотельная матрица ПЗС и другие, усилителя-формирователя видеосигнала , синхрогенератора и блока разверток. Диск с п люминофорными панелями возбуждается несколькими ультрафиолетовыми источниками 6 через ультрафиолетовые полосовые фильтры 7, которые необходимы для по вышени-я контрастности изображения, поскольку ими отсекаются засветки от ультрафиолетовых источников излучения 6 в видимом диапазоне спект ра. Излучение от диска 4 с п люминофорными панелями, пройдя через обтюратор 8 (прерыватель излучения) и полосовой оптический фильтр 9, 4 направляется в фотоэлектрический сканер 10, на выходе которого получаем видеосигнал поля изображения. Полосовой оптический фильтр 9, так хе ,как и ультрафиолетовые полосовые фильтры 7, необходимы для повышения контрастности и изображения наблюдаемых объектов, поскольку он отсекает вторую фоновую составляющую, обусловленную флюоресценцией ультрафиолетовых полосовых фильтров 7, и других деталей установки, и кроме того, для обеспечения максимальной чувствительности путем выделения полосы пропускания в максимуме излучения люминофорных панелей из диска Ц и спектральной характеристики чувствительности фотоэлектрического.сканера 10 с выхода фотоэлектрического сканера, видеосигнал подается на усилитель-распределитель видеосигналов 15, а от него на видеоконтрольное устройство 20, необходимое для визуализации наблюдаемых объектов (импульсного излучения от объектов 1), на видеомагнитофон 19, необходимый для записи видеосигналов, несущих информацию об импульсном излучении, для последующего покадрового анализа (т.е. измерения в каждом интересующем элементе поля изображения), и на электронный коммутатор 16, который видеосигнал направляет для измерения либо сразу с усилителя-распределителя видеосигналов 15, либо предварительно записанный на видеомагнитофоне 19- С выхода электронного коммутатора 16 видеосигнал направляется в блок обработки и измерения 17В этом блоке из видеосигнала выделяется и измеряется та часть, которая соответствует интересующему нас элементу поля изображения. Для обеспечения точности выделения и измерения нужного элемента поля изображения от фотоэлектрического сканера 10 подаются синхронизирующие импульсы начала каждого кадра и начала каждой строки поля разложения, а для визуализации на экране вядеоконтрольного устройства 20 элемента поля, в котором производится измерение, с одного из выходов блока обработки и измерения 17 через блок формирования импульса подсветки 21 подаются специальные импульсы на второй вход видеоконтрольного устройства 20. С другого выхода блока обработки и измерения 17 сигналы подаются на регистрирующий 5 блок 18, в котором они могут быть представлены в цифровом виде,выпечат ны на бумажной ленте, представлены в десятичном виде для ввода в ЭВМ при дальнейшей обработке и т.д. Для обеспечения синхронной работы всего устройства, т.е. для обеспечения работоспособности устройства в момен ты прихода импульсов излучения от объекта 1, в предлагаемом устройстве используется синхронизация, построен ная по следующей схеме. Поток излуче ния от диска h с п люминофорными па нелями объективом 11 проецируется на приемник излучения 12, сигнал об изменении потока излучения с приемника излучения 12 поступает на усилительформирователь синхронизирующих импул сов 13. Синхронизирующие импульсы с усили теля-формирователя синхронизирующих импульсов 13 блоком управления 1 направляются на двигатель.5 для обес печения синхронизации с приходом импульсного излучения от объекта 1 поло жения люминофорных панелей диска , на обтюратор 8, обеспечивакнций пропускание излучения на фотоэлектричес кий сканер 10 в момент прихода импул сов излучения от объекта 1 на фотоэлектрический сканер 10 для обеспече ния начала считывания информации с люми нофорных панелей диска k в моментыприхо да импульсов излучения от объекта 1 и на видеомагнитофон 19 для обеспечения на чала записи в моменты прихода импульсов излучения. Двигатель 5 может быть выполнен как в виде аналогового так и в виде дискретного (шагового типа), обтюратор В как механического типа,так и электронно-оптического,например жидкокристаллический и другой, диск с п жидкокристаллическими панелями - как в виде полосного диска с отверстиями, в которые установлены люминофорные панели, так и в виде бабин или направляющих с лентой, на которых установлены экраны. Необходимость в п жидкокристаллических панелях на диске вызвана тем, что люминофорные панели обладают инерционностью, и поэтому для повышения точности измерения каждый новый импульс излучения приходит на нойую .(последующую) люминофорную панель в диске k. Устройство работает следующим образом. 56 Поток импульсного (исследуемого) излучения от объекта 1 ,пройдя через входной оптический блок 2 ,оптический фильтр 3iпроецируется на одну из люминофорных панелей диска k и вызывает ее нагрев излучением. На предварительно воэг бужденной источниками ультрафиолетового излучения 6 через ультрафиолетовые полосовые фильтры 7 этой панели появляется изображение наблюдаемого .объекта 1 (изображение появляется вследствие тушения- люминесценции панели). При появлении изображения ийменяется интегральный поток от люминофорной панели, и это изменение фиксирует приемник излучения 12, оптически связанный с. люминофорной панелью с помощью объектива 11. По изменению сигнала с приемника излучения 12 усилитель-формирователь. синхрони-. зирующих импульсов 13 вырабатывает сигналы, которые через блок управления 14 подаются на двигатель 5, на обтюратор 8, на фотоэлектрический сканер 10 и на видеомагнитофон 19 для установления этих блоков в исходное положение, т.е. открывается обтюратор 8 и пропускает излучение от люминофорной панели через полосовой фильтр 9 .на фотоэлектрический сканер 10, который, в свою очередь, по приходу сигнала от блока управления 1 начинает сканировать изображение, полученное на люминофорной панели. Из-за того, что в качестве фотоэлектрического сканера 10 используется телевизионный приемник изображения, то сигнал от блока управления 1 подается на синхрогенератор сканера, который обеспечивает синхронизацию всей электронной части установки и .измерения блоком обработки и измерения 17 в требуемом элементе поля изображения. Видеосигнал с выхода фотоэлектрического сканера 10 поступает на усилитель-распределитель 15,выходы которого соединены в видеоконтрольном устройстве 20, на котором наблюдается изображение объекта 1 с видеомагнитофоном 19 включаемым для записи изображения пространственного распределения импульсного излучения по приходу сигнала от блока управления 14, и электронным коммутатором 16,который направляет видеосигнал для анализа (т.е. измерения в интересующем элементе изoбpaжeнияj либо непосредственно, либо с видеомагнитофона 19. Анализ изображения осу7928ществляется в блоке обработки и иэме рения 17, а регистрация полученных результатов в регистрирующем блоке 18. П9сле того, как записан и проанализирован первый импульс излучения от объекта 1, блоком управления 1 формируется сигнал о закрытии обтюратора 8 через время, не меньшее времени считывания (т.е. времени кадра Т)( . В этот же момент времени блок управления 1А подает соответг йтвующие сигналы и на смену, люминофорной панели в диске путем его прворота двигателем 5 на угол, обеспечивающий установку новой люминофорной панели, и включение видеомагнитофона 19 т.е. изготавливает устройство к регистрации следующего импульса оптического излучения.На люминофорной па-м

нели, которая выведена из поля зрения фотоэлектрического сканера 10, происходит размывание изображения, а также осуществляется возбуждение ее источниками ультрафиолетового излуче- 25 ния б (т.е. увеличивается яркость ее сечения до насыщения, что подготавливает ее к последующему экспонированик). Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что оно поз ляет не только регистрировать наблю даемые объекты, но также производит измерение распределения плотности мощности вдоль объекта с повышенной точностью вследствие наличия в устройстве диска с п люминофорными панелями. Кроме этого, преимуществом предлагаемого устройства является также и то, что регистрация плотности мощности осуществляется с повышенным контрастом наблюдаемых ббъектов в широком спектральном интервале, начиная от видимой области спектра и кончая дальней инфракрасной областью.Кроме того, в устройстве из-за масштабного преобразования изображения от люминофорной

ти измерения импульсного излучения в ИК-области спектра, в него введены диск с п люминофорными панелями и обтюратор с приводом, установленные последовательно по ходу исследуемого излучения между входным оптическим блоком и фотоэлектрическим сканером, оптическая система и приемник излучения, оптически связанпаиели к чувствительному слою теле- визионного приемника изображения не ухудшается разрешающая способность, равная разрешающей способности телевизионных систем, что важно для регистрации импульсного узлучения от малоразмерных и малоконтрастных объектов. Формула изобретения Устройство регистрации плотности мощности импульсного излучения, содержащее входной оптический блок,оптический фильтр,люминофорную.панель с источником ультрафиолетового возбуждения, фотоэлектрический сканер и регцстриг: рующий блок, отличающееся что, с целью повышения точнос люминофорной панелью, и блок управления, вход которого связан с указанным приемником излучения, а выход - с приводом обтюратора и фотоэлектрическим сканером. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ЬКлюкин Л.М., Ключников В.М. Параметры люминисцентных экранов, предназначенных для термографии при различных режимах облучения. - Квантовая электроника, т.З, № 5, 1976, с. 1095. 2.Патент США № , кл.250-71, опублик. 19533.Патент США Vf ,кл.250-71, опублик. 1953 (прототип).