Фотометр

 

Сущность изобретения описан фотометр с повышенной точностью измерении силы света с малых расстояний Фотометр, работающий по телецентрическому методу имеет зеркальный отражатель поверхность которого обеспечивает падение света на приемник излучения под небольшими углами 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 J 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778795/25 (22) 05.01.90 (46) 30.08.92. Бюл. йг 32 (71) Московский энергетический институт (72) Б.Н,Глебов (56) Гуревич M.M. Фотометрия. — Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.169 — 170.

Гершун А.А. Избранные труды по фотометрии и светотехнике. — M.: Гос. изд-во физико-математической лит-ры, 1958. с.211 — 217.

Изобретение относится к светотехнике, в частности к фотометрам, работающим по принципу независимости результатов измерения силы света от расстояния до излучающего объекта.

Известны фотометры, работающие по телецентрическому методу, основанному на выделении с помощью линзы светового потока, распределяющегося от источника излучения внутри малого телесного угла, и определении таким образом силы света источника излучения в соответствующем направлениии.

Основными недостатками таких фотометров являются большая масса линзы при фотометрировании крупно абаритных источников излучения, высокие требования, предъявляемые к точности изготовления линзы, и ее высокая стоимость, невысокая точность измерений из-за больших углов падения световых лучей от источника излучения. на приемник и неравномерного распределения измеряемого излучения по поверхности приемника.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является фотометр, в котором для выделения внутри малого те„„!Ж„„1758445 А (54) ФОТОМЕТР (57) Сущность изобретения: описан фотометр с повышенной точностью измерений силы света с малых расстояний. Фотометр, работающий по телецентрическому методу, имеет зеркальный отражатель. поверхность которого обеспечивает падение света на приемник излучения под небольшими углами. 1 ил. лесного угла светового потока. распространяющегося от источника излучения используют параболоидный отражатель.

Фотометр содержит размещенные последовательно на опгической оси источник излучения, зеркальный отражатель с образующей поверхностью, описываемой уравнениему=E х где F.и а — действительные числа, и оптически сопряженный с зеркальным отражателем фотоприемник с чувствительной поверхностью, установленной перпендикулярно оптической оси. Лучи света, распространяющиеся от источника излучения вдоль оси зеркального отражателя, собираются в его фокусе, в котором расположен приемник излучения.

Недостатком этого фотометра является невысокая точность измерений из-за того, что лучи падают на приемник излучения под большими углами и измеряемое излучение неравномерно распределяется по поверхности источника излучения, а также наличие погрешности измерений, вызванной экранированием приемником части светового потока, падающего на зеркальный параболоидный отражател ь.

1758445

g. 1 /2М, 2 — а К вЂ” 1}+aK

1 — К +К

dl-1

F, =ту где К = О/с1.

На чертеже схематично изображен фотометр для измерения силы света с малых расстояний, Фотометр содержит последовательно установленные на оптической оси зеркальный отражатель 1, профиль которого описывается уравнением у = ex, распо1/М ложенный на расстоянии P от вершины отражателя 1 фотоприемник 2 излучения и источник 3 излучения, а также регистрирующее устройство 4, поворотный механизм 5 и растр 6, Растр б может быть выполнен, например, в виде ряда параллельных одна другой плоских пластин с соосными отверстиями. Вывод уравнения для определения расстояния P приведен ниже.

Для упрощения в дальнейшем примем

Р =2А и d =2а.

Если а= 1, то, как будет показано ниже, А < 2а, где 2А — диаметр зеркального отражателя. 2а — диаметр приемника 2 излучения, Имея в виду, что реальные значения 2а не превышают 100 — 150 мм, диаметр зеркального отражателя 1 и, соответственно, наибольший габаритный размер источника

3 излучения также не должны превышать

200-300 мм. На практике же их размеры значительно выше, Макетный образец фотометра выполнен следующим образом.

Зеркальный отражатель 1 изготовлен из алюминия методом выдавливания. после чеЦель изобретения — повышение точности измерений, Указанная цель достигается тем, что в фотометре, содержащем размещенные последовательно на оптической оси источник излучения, зеркальный отражатель диаметром 0 с образующей поверхностью, описываемой уравнением у = f x, где е и а—

1/М, действительные числа, и оптически сопряженный с зеркальным отражателем фотоприемник с диаметром чувствительной поверхности d, установленной перпендикулярно оптической оси, фотоприемник установлен на расстоянии (в К -1) (< 2 (к -1)+

2Я (o(-Я(1- к l a )(a - к+1 от вершины зеркального отражателя, при этом ,, в(к — }, lè К го лицевая поверхность его механически и электрически отполирована и подвергнута альзак-процессу, что обеспечило коэффициент отражения равный 0,85, Зеркальный от5 ражатель 1 вместе в растром б установлен на фотометрической скамье (не показана), а на расстоянии Р = 94 мм от его вершины на оптической оси отражателя 1 также на фотометрической скамье установлен приемник 2

10 излучения, укрепленный на поворотном механизме 5, В качестве приемника 2 излучения использовался селеновый фотоэлемент, в качестве регистрирующего прибора 4— микроамперметр, предварительно програ15 дуированный llо эталону силы света. Поворотный механизм 5 представляет собой червячную пару с пластиной, на одной из поверхностей которой укреплен фотоэлемент. Поворот, приемника 2 излучения с по20 мощью поворотного механизма 5 позволил учесть экранирующую часть светового потока.

Фотометр работает следующим обра-. зом, 25 От источника 3 лучи 7, 8 падают на зеркальный отражатель 1. Краевой луч 8, параллельный оси ОХ, падает на край зеркального отражателя 1 и, отразившись от него, попадает на край приемной поверхности прием30 ника 2 излучения. В свою очередь луч 7, параллельный оси ОХ, касаясь приемника 2, попадает на отражатель 1 и, отразившись от него, в центр приемника 2. Все остальные лучи, посылаемые источником 3 параллель35 но оси ОХ и располагающиеся между лучами

7 и 8, попадают на приемник 2 излучения равномерно от его края к середине. Параллельные оси OX лучи света от источника 3 выделяются растром б. Схема хода лучей, 40 обеспечиваемая зеркальным отражателем

1, приводит к уменьшению углов падения на приемник 2 отраженных от зеркального отражения лучей света и распределению измеряемого излучения равномерно по всей

45 поверхности приемника 2 излучения, что в свою очередь повышает точность измерений, Для обеспечения описанного хода лучей уравнение профиля зеркального отра50 жателя 1 должно иметь вид у = я х где я и

1 Ах

a — константы.

Рассмотрим решение данной задачи в общем виде.

Будем искать решение уравнения про55 филя отражателя в виде

y=F. х

1Ф, ум a- х=- (у)=у я

1 OC. -1 имеему = e a y

1758445

В соответствии с тем, что а < 2, имеем окон5 чательно

1п К вЂ” 1

1+ - <а<2

In K (4) 10 Если потребовать, чтобы а =- 1, то из (4) следует, что

1+ < 1, т,е, In(K-1) < 0

In Ê вЂ” 1

In K

15 т.е. К-1 < 1, т.е. К < 2, т.е. А < 2а.

Для определения Р нужно найти Лг:

Аналогично для луча 8 гп1х + п1ху = К1 г п)гх + пгху = Кг, г и по правилу Крамера

rn, Ê, п) Kã

XY= — = гп, п, 2 Ь(Х= — =

m,ï, +2 П2 — ) (1z-z)(v

Р35 )(К -К+71

In К вЂ” 1

1+

InK

<а <2.

45 ай +а <

Ь -1

2а К вЂ” К+1 55

Л=

;(з - 4 Кгк-г значит

А<0<>K -К+1>0<=>К >К-1<=>

Ы-1

Уравнение отраженного луча от какойлибо точки (Х1, Y1) зеркального отражателя имеет вид

Z У х1

У- У1= " - — (x, x1)

1 — (V1 (x1))

В частности, для луча 7 2E" û - Е 2(К -2 2-2 (g (. ()(: а где P — расстояние от вершины зеркального отражения до приемника излучения; а 2 E, -2М a pE =a (X,-g (А-а)А -2аА P ° r=

1-М ()С

= (А-а) а- -2А а (2) М

Вводя неизвестные г = х, P = у в систему уравнений (1) и (2), можно записать при соответствующих обозначениях: отсюда x = т тт 1/Л, у = (I /z z I )/ Ai Л, т а.

Б = (Д 1/та"; Р = (I/12 I) тУЬЗ Л (3) Очевидно, что решение существует(=)Л1 и

Л имеют одинаковый знак. Выявим, при каких условиях это возможно. Положив А/а =

=K, получим если 0 < а< 2.

При этом а не может быть больше или равно двум, так как уже при и= 2 f(x) = Ex

1/г — парабола, которая заведомо не дает решения. Далее:

In(Ê вЂ” 1 I In (К вЂ” i i (=>а- 1 > >а > 1+ — - — -- . (K — 1)а 1 — ((< — 2) (— — — 1) + г (-4 Кгх- г

К вЂ” 1

in К вЂ” 1

Поскольку 1 +

InK

<а <2иК>1,то выражение в квадратных скобках положительно и. значит, Лг < О. С учетом (3) получаем окончательно

Г,. 1 1/г

1 1,ц 2 —. a К вЂ” 1) + а К

1 — Кг +К " где Q — любое действительное число, удовлетворяющее условию

Таким образом, лучи света от источника

3 излучения, параллельные оси OX. проходя через растр б, падает на поверхность отражателя 1 и, отражаясь от него, распределяют измеряемое излучение с уменьшенными углами падения лучей на приемник 2 равномерно по всей поверхности приемника. Величина освещенности Е1 приемника будет пропорциональна силе света части источника 3 света, так как приемник 2 излучения частично экранирует источник излучения.

Экранируемую часть потока от источника 3 измеряют путем поворота приемника 2 на

180 с помощью поворотного механизма 5.

Полученная в этом случае на его поверхности величина освещенности Ег в сумме с

1758445 измеренной ранее Е> даст величину освещенности, прямо пропорциональную силе света от источника 3 по данному направлению. 1-1k

Е =ту

15 где К = D/d.

Составитель Б. Глебов

Редактор А. Маковская Техред M.Moðãåíòàë Корректор А, долинич

Заказ 2991 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Формула изобретения

Фотометр, содержащий размещенные последовательно на оптической оси источник излучения, зеркальный отражатель диаметром D с образующей повеохностью, описываемой уравнением у = е х, где е и а — действительные числа, и оптически сопряженный с зеркальным отражателем фотоприемник с диаметром чувствительной поверхности d, установленной перпендикулярно оптической оси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, фотоприемник установлен на расстоот вершины зеркального отражателя, при этом О,, na )

1+ 1К <а <2

Фотометр Фотометр Фотометр Фотометр 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для вычисления производной от частотно-импульсного сигнала по времени с представлением результата в аналоговой форме

Изобретение относится к технике определения параметров аэрозолей оптическими методами и может быть использовано для градуировки нефелометров, имеющих переменную в зависимости от угла рассеяния чувствительность

Изобретение относится к эмиссионному спектральному анализу

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано для контроля и калибровки оптико-электронных приборов

Изобретение относится к области фотометрических измерений твердых образцов на фотометрах методом сравнения отражения от поверхности образцовой ппастинки

Изобретение относится к области измерения и контроля светопропускания оконных блоков и других светопрозрачных строительных конструкций и их элементов

Изобретение относится к устройствам для определения углового распределения излучения, отраженного от поверхности объекта

Изобретение относится к конструкции многоэлементных (матричных) фотоприемников

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения пространственно-углового распределения излучения, отраженного от тел сложной формы

Изобретение относится к метеорологии, а именно физике и химии атмосферы, и предназначено для определения содержания озона в атмосфере оптическим методом

Изобретение относится к технике измерения характеристик лазерного излучения и применимо в лазерной технике

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для проведения оптических и фотоэлектрических исследований в диапазоне криогенных температур

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и аттестации пространственных, спектральных и цветовых (для источников излучения видимого диапазона длин волн) параметров и характеристик источников излучения, например светодиодов, инфракрасных и ультрафиолетовых излучающих диодов. Устройство содержит измерительный стенд, приемник излучения, блок обработки и управления с устройством вывода информации. При этом измерительный стенд включает основание, на котором закреплены два поворотных устройства, расположенные так, что их оси вращения взаимно перпендикулярны. На первом поворотном устройстве установлено устройство крепления для исследуемого источника излучения. На втором поворотном устройстве установлен держатель, на котором закреплено входное окно канала передачи излучения, в качестве которого применен оптоволоконный кабель, а его выходное окно закреплено на приемнике оптического излучения, в качестве которого применен спектрометр. Изобретение направлено на повышение точности измерений при упрощении процесса сборки и одновременной автоматизации процесса измерений. 3 ил.

Изобретение относится к области визуализации терагерцового (ТГц) излучения (ν=0,1÷10 ТГц или λ=30÷3000 мкм) и может быть использовано при создании приборов для регистрации и анализа ТГц-излучения. Устройство визуализации источников ТГц-излучения содержит конвертер ТГц-излучения в инфракрасное (ИК) излучение, состоящий из слоя искусственно созданного метаматериала с резонансным поглощением ТГц-излучения, нанесенного на твердую подложку из сапфира, расположенный между входным ТГц-объективом и объективом ИК-камеры, расположенной со стороны подложки. При этом конвертер выполнен на основе желатиновой матрицы, содержащей наночастицы металла, и снабжен отрезающим фильтром, размещенным перед матрицей с возможностью фильтрации теплового излучения источника ТГц-излучения с длинами волн не более 30 мкм. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости конструкции, снижении уровня шума и повышении чувствительности при одновременном упрощении конструкции устройства визуализации. 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжатия и подачи воздуха (газов) под давлением, и может применяться в оптических приборах. Изобретение реализовано в виде устройства подачи воздуха в фотометре пламенном. Оно содержит вакуумный мембранный компрессор с последовательно соединенным полым цилиндром, имеющим входное и выходное сопла. Входное сопло полого цилиндра соединено с нагнетательным клапаном вакуумного мембранного компрессора. Диаметр входного сопла полого цилиндра dBX=K·PK, где К - коэффициент пропорциональности, равный 1÷3 см3/кгс, PK - давление нагнетания вакуумного мембранного компрессора, кгс/см2. Длина полого цилиндра 1≥20 dBX, а его диаметр D≥10 dBX. Устройство может иметь несколько выходных сопел, но не более четырех. Позволяет сгладить пульсации давления нагнетаемого в фотометр пламенный воздуха и, следовательно, обеспечить устойчивость работы фотометра пламенного, значительно сократить погрешность измерений за счет стабилизации пламени, снизить массу, габариты устройства и оптического прибора в целом. 1 ил.
Наверх