Телефотометр

 

Изобретение относится к фотометрии и предназначено для измерения яркостей объектов и фонов, разности их яркостей и яркостного контраста между объектом и фоном в полевых и лабораторных условиях. Цель изобретения - повышение точности измерения контрастов между объектом и фоном. Телефотометр представляет двухканальное оптико-электронное устройство, состоящее из двух оптических каналов (один для измерения излучения объекта, второй - для измерения излучения фона), каждый из которых содержит входное зеркало, объектив, набор полевых диафрагм, коллектив, секторного модулятора, с помощью которого обеспечивается посчередное перекрывание измеряемых световых потоков с целью формирования сигнала их разности, генератора опорного напряжения для формирования электрического сигнала с частотой модуляции, оптического смесителя световых потоков, нейтральных фильтров для ограничения исследуемых световых потоков по мощности, спектральных фильтров для обеспечения измерений в различных спектральных диапазонах, приемника излучения, двухканального усилителя, один из каналов которого содержит аналоговый избирательный фильтр, синхронный детектор и служит для обработки сигнала, пропорционального яркости, второй, содержащий избирательный фильтр и синхронный детектор, предназначен для обработки сигнала, пропорционального разности яркостей, логического устройства для вычисления контраста, регистрирующего устройства, источника эталонного излучения для исключения влияния нестабильности приемоусилительного тракта на результаты измерений. В двухканальный усилитель между синхронными детекторами и логическим устройством введен сумматор электрических сигналов, в котором производится сложение сигналов первого и второго каналов двухканального усилителя, в результате чего исключается систематическая ошибка измерения контраста и тем самым повышается точность измерения контраста. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 1 1 44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2I) 4119868/24-25 (22) 18.06.86 (46) 30.04.89. В юл. № 16 (72) В. С. Гусин, Н. Н. Мареева и И. С. Крылов (53) 535.24 (088.8) (56) Патент Франции № 1535737, кл. G 01 J I /44, 1968.

Авторское свидетельство СССР № 763694, кл. G 01 J /16, 980. (54) ТЕЛЕФОТОМЕТР (57) Изобретение относится к фотометрии и предназначено для измерения яркостей объектов и фонов, разности их яркостей и яркостного контраста между объектом и фоном в полевых и лабораторных условиях.

Цель изобретения — повышение точности измерения контрастов между объектом и фоном. Телефотометр представляет двухканальное оптико-электронное устройство, состоящее из двух оптических каналов (один для измерения излучения объекта, второй— для измерения излучения фона), каждый из которых содержит входное зеркало, объектив, набор полевых диафрагм, коллектив, секторного модулятора, с помощью которого обеспечивается поочередное перекрывание измеряемых световых потоков с целью формирования сигнала их разности, генератора

Изобретение относится к фотометрии и предназначено для измерения яркостей объектов и фонов, разности их яркостей и яркостного контраста между объектом и фоном в полевых и лабораторных условиях.

Цель изобретения — повышение точности измерения контраста.

На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного телефотометра; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. I; на фиг. 3 — модулятор.

„„Я0„„1476325 А1 опорного напряжения для формирования электрического сигнала с частотой модуляции, оптического смесителя световых потоков, нейтральных фильтров для ограничения исследуемых световых потоков по мощности, спектральных фильтров для обеспечения измерений в различных спектральных диапазонах, приемника излучения, двухканального усилителя, один из каналов которого содержит аналоговый избирательный фильтр, синхронный детектор и служит для обработки сигнала, пропорционального яркости, второй, содержащий избирательный фильтр и синхронный детектор, предназначенный для обработки сигнала, пропорционального разности яркостей, логического устройства для вычисления контраста, регистрирующего устройства, источника эталонного излучения для исключения влияния нестабильности приемоусилительного тракта на результаты измерений. В двухканальный усилитель между синхронными детекторами и логическим устройством введен сумматор электрических сигналов, в котором производится сложение сигналов первого и второго каналов двухканального усилителя, в результате чего исключается систематическая ошибка измерения контраста и тем самым повышается точность измерения контраста. 3 ил.

Телефотометр состоит из двух входных зеркал 1 и 2 для наведения на объект и фон, двух объективов 3 и 4, полевых диафрагм 5 и

6, расположенных в фокусах объективов, двух коллективов 7 и 8, зеркала с окуляром 9 для визуального наблюдения, модулятора 10 световых потоков, смесителя 11 световых потоков, нейтрального и спектрального оптических фильтров 12 и !3, приемника 14 излучения, снабженного усилителем, первого

1476325

S (m)= — а — з1 и а) 2 х/г (4) 50

55 избирательного фильтра !5, аналогового ключа 16, второго избирательного фильтра 17, синхронных детекторов 18 и 19, сумматора 20 электрических сигналов, логического устройства 21 для вычисления контраста, регистрирующего устройства 22. Перед модулятором 10 установлен источник 23 эталонного излучения и конденсор 24, за модулятором — зеркала 25 и 26, направляющие излучение источника эталонного излучения на приемник 14. Генератор опорного напряжения управляет работой ключа 16 и синхронных детекторов 18 и 19.

Телефотометр работает следующим образом.

Излучения от обьекта и фона при помощи зеркал 1 и 2 направляются в объективы 3 и 4. Полевые диафрагмы 5 и 6 ограничивают

ttoJlB зрения otl;"li tcctiéx ti iH3 1OB прибора.

Коллективы 7 и 8 прое:ct. tð, oò входные зрачKH объctct èttos в tt. Ioc oc t t ccK орного модулятора !О. После vo;;ó,tÿòoðà световые потоки сводятся t3 o,пп с помо,пью смесителя 11. Суммарный поток послс смесителя, несущий информацию о яркости объекта и фона и разности их яркостей, проходит через нейтральный и спектральный фильтры 12 и 13 v, поступает на фотокатод приемника 14. Электрический сигнал с выхода приемника делится на два: один подается на вход избирательного фильтра 15 и далее на синхронный детектор !9, второй — через аналоговый ключ 16, предназначенный для стробирования сигнала, на вход избирательного фильтра 7 и далее на синхронный детектор 18. С выхода синхронного детектора 19 снимается сигнал, Ilpottopltèoíàëüíûé разности яркостей, с выхода синхронного детектора 18 — пропорциональный большей яркости.

Для исключения неоднозначности измерения яркости к выходам синхронных детекторов 18 и 19 подключен сумматор 20 электрических сигналов, позволяющий суммировать выходные сигналы синхронных детекторов. Сигнал с выхода сумматора 20 и выходной сигнал синхронного детектора 19 подаются на логическое устройство 21, с помогцью которого производится вычисление контраста по формуле

ЛВ

К=—

В где ЛЛ вЂ” разность яркостей;

Bt — большая яркость.

Регистрация сигналов, пропорциональных яркости, разности яркостей и контраста, производится на регистрирующем устройстве 22.

Суммарный световой поток на фотокатоде приемника излучения 14 можно представить в виде:

F =BtSt+BzS>=BtSo — (В,— В.,)5>=

=BtSo — KBtS (!) 5

45 где F — суммарный световой поток на фотокатоде приемника излучения;

So — площадь светового пятна, проектирующегося на фотокатод;

St — часть плошади светового пятна яркости В, S — часть площади светового пятна яркости В, К вЂ” ко итра ст.

Для уменьшения флуктуационных шумов приемника излучения используются узкополосные избирательные фильтры 15 и 17, выделяющие первые гармоники сигналов.

Амплитуда первой гармоники сигнала на выходе фильтра 17 с учетом аналогового ключа 16 может быть представлена в виде ю г р

А1 1 — Р cosrpdcp= — )(BtSo — КВ Я )Х

>(coscp8tp... (2) где р — угол поворота модулятора; (po — центральный угол, соответствующий размеру прорези модулятора (фиг. 3) или через угол поворота модулятора

„г Й

Яг®=S(y)= — (2агссоз(соз р — ctg<)<

>< sintp) — sin(2arccos(cosy — ctg

2r — диаметр светового полотна.

Произведя замену переменных, выражение (2) можно представить в виде

А, сю - В15осоз — dx — t ARt S(x)>

icos dx..., xtpo (3) хро jxC (О, л) УКЕ (o, сро)

При изменении контраста между яркостями, например, за счет изменения яркости

В (Bt=const) будет изменяться второй интеграл в выражении (3), что приведет к неоднозначности измерения постоянной по величине яркости Bt с систематической ошибкой р -: где р. — систематическая ошибка измерения яркости Bt, Bt — истинное значение яркости Bt, Bt. .. — измеренное значение яркости Bt.

Для исключения систематической ошибки в электрическую схему предложенного устройства введен сумматор 20 электрических сигналов, на один вход которого по1476325

Формула изобретения дается сигнал с выхода синхронного детектора 18, определяемый выражением (3), а на второй — сигнал с выхода синхронного детектора 19, пропорциональный разности яркостей и равный второму интегралу выражения (3), т. е.

2 xylo

UÂûõ! g („ABER ° S(x) cos dx.... (5)

Выходной сигнал сумматора равен харю

Us xzpco — В)5р cos dx.

В логическое устройство поступают сигналы с выходов синхронного детектора 19 и сумматора 20.

Выигрыш в точности за счет исключения систематической погрешности p--. .в предложенном телефотометре увеличивается по мере повышения контраста и при К=1 достигает 25% по сравнению с прототипом.

Телефотометр, содержащий два входных зеркала, два объектива, два набора полевых диафрагм, расположенных в фокусах объективов, два коллектива, модулятор, оптиче5

25 ский смеситель световых потоков, нейтральный и спектральный оптические фильтры, источник эталонного излучения, оптически связанный с приемником излучения, снабженным усилителем и подключенным к входу

àíà",îãîâîãî ключа, логическое и регистрирующее устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения контраста, в него введены два избирательных фильтра, два синхронных детектора, генератор опорного напряжения и сумматор, при этом выход приемника излучения через последовательно включенные первый избирательный фильтр и первый синхронный детектор подключен к первым входам сумматора, логического и регистрирующего устройств, выход аналогового ключа через последовательно включенные второй избирательный фильтр и второй синхронный детектор подключен к второму входу сумматора, выход которого подключен к вторым входам логического и регистрирующего устройств, причем управляющие входы аналогового ключа и синхронных детекторов подключены к выходу генератора опорного напряжения, а выход логического устройства подключен к третьему входу регистрирующего устройства.

1476325

Составитель Е. Маколкин

Редактор М. Келемеш Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 2115/42 Тираж 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская 1наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 01