Электрофотометр для наблюдения движущихся объектов

 

Использование: для измерения фотометрических величин, в частности мощности оптического излучения, движущихся источников излучения, для наблюдения искусственных спутников Земли. Сущность изобретения: устройство содержит четыре светоприемника, регистрирующих световые потоки в четырех секторах рабочей диафрагмы. Разность сигналов противолежащих по отношению к центру поля зрения светоприемников используется для управления движением телескопа вдоль соответствующей оси, сумма сосчитанных счетчиками фотонов световых потоков, зарегистрированных всеми четырьмя светоприемниками, полагается равной прошедшему через диафрагму потоку. Для определения уровня фона неба во время измерений использован принцип пульсирующей диафрагмы. 1 ил. ел с

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4950350/25 (22) 27 06.91 (46) 07.01.93. Бюл, N 1 (71) Научно-техническая внедренческая фирма "Созвездие" (72) А.B.Áàãðîâ и А.К.Магницкий (73) Научно-техническая внедренческая фирма "Созвездие" (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1404838, кл. G 01 J 1/44, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1318803, кл, 6 01 J 1/44, 1986. (54) ЭЛЕКТРОФОТОМЕТР ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ (57) Использование: для измерения фотометрических величин, в частности мощности оптического излучения, движущихся

Изобретение относится к фотометрии, а именно к устройствам для измерения фотометрических величин, в частности мощности оптического излучения, движущихся источников излучения, и может быть использовано для наблюдения искусственных спутников Земли.

Известен одноканальный фотометр для наблюдения астрономических объектов с фотоумножителем (ФЭУ), измеряющий световой поток от источника света на фоне помех, создаваемых свечением неба. Во время наблюдений собранный объективом телескопа свет используется для измерений светового потока в режиме счета фотонов, что обеспечивает высокую точность измерений.

Точное наведение телескопа с таким фото„„. Ж„„1787264 А3 (si)s G 01 Д 1/44 источников излучения, для наблюдения искусственных спутников Земли. Сущность изобретения: устройство содержит четыре светоприемника, регистрирующих световые потоки в четырех секторах рабочей диафрагмы, Разность сигналов противолежащих по отношению к центру поля зрения светоприемников используется для управления движением телескопа вдоль соответствующей оси, сумма сосчитанных счетчиками фотонов световых потоков, зарегистрированных всеми четырьмя светоприемниками, полагается равной прошедшему через диафрагму потоку. Для определения уровня фона неба во время измерений использован принцип "пульсирующей диафрагмы". 1 ил. метром на движущийся объект возможно только с помощью задиафрагменного подсмотра, т.е. при прекращении измерений. (Применение офсетного гида, обычного при наблюдениях звезд, бесполезно при наблюдениях движущихся объектов). Для проведения фотометрических наблюдений движущихся объектов с одноканальным фотометром используются спаренные телескопы — два телескопа, собранные на одной монтировке и жестко связанные между собой, причем один телескоп используется только для точного наведения, а другой— только для фотометрических наблюдений . движущегося объекта.

Наиболее близким к изобретению является электрофотометр для наблюдения дви1787264

5 ния, первый, второй, третий и четвертый

40

55 жущихся объектов, содержащий последовательно установленные друг за другом диафрагму поля и фотоприемник, к которому подключен счетчик фотонов и который со- держит модулятор, блок синхронизации, схему вычитания, схему деления, схему умножения, коммутатор, ячейку памяти, ключевую схему и сумматор. В этом электрофотометре обеспечиваются предельно возможные проницающая сила и точность измерений благодаря применению режима счета фотонов и измерению фона неба непосредственно в окрестности измеряемого объекта при непрерывном измерении потока от наблюдаемого обьекта, Недостатком данного фотометра является невозможность контроля его наведения на движущийся обьект во время измерений.

Целью изобретения является повышение точности путем удержания движущегося обьекта в поле зрения телескопа (в рабочей диафрагме) во время измерений его яркости в режиме счета фотонов.

Цель достигается тем, что в электрофотометр, содержащий установленные последовательно диафрагму поля наблюдения телескопа и первый фотоприемник, к которому подключен первый счетчик фотонов, а также модулятор, блок синхронизации, схему вычитания, схему деления, схему умножения, коммутатор, ячейку Ilàмяти, ключевую схему и сумматор, введены светоделительная пирамида, три фотоприемника, три счетчика фотонов, блок суммирования, два блока вычитания, две схемы сравнения, делитель, блок памяти и два усилителя мощности, при этом светоделительная пирамида установлена за диафрагмой поля и ориентирована ребрами. основания параллельно проекциям больших кругов небесной сферы на плоскость диафрагмы, : вершина пирамиды направлена к диафрагме, а ось симметрии пирамиды проходит через центр диафрагмы, четыре фотоприем ника оптически связаны через 4 грани светоделительной пирамиды с диафрагмой поля, выходы первого и второго, третьего и четвертого фотоприемников подключены попарно к входам соответственно первого и второго блоков 5 вычитания, выходы которых подключены к первым входам первой и второй схем сравнения, вторые входы схем сравнения подключены соответственно к первому и второму выходам делителя, вход которого подключен к выходу блока памяти, выходы первой и второй схем сравнения подключены к входам nepeom и второго усилителей мощности соответственно, выходы которых подключены к приводам осей телескопа, вход блока памяти подключен к второму выходу ключевой схемы, второй вход которой объединен с вторым входом схемы вычитания и подключен к выходу блока суммировавходы которого подключены соответственно к выходам первого, второго, третьего и четвертого счетчиков фотонов, причем входы второго, третьего и четвертого счетчиков фотонов подключены к выходам второго, третьего и четвертого фотоприемников соответственно.

На черте>ке показана структурная схема электрофотометра для наблюдения движущихся объектов.

Электрофотометр для наблюдения движущихся объектов содержит диафрагму 1 поля, четыре приемника 2, 3, 4, 5, четыре счетчика 6, 7, 8, 9 фотонов, модулятор 10, блок 11. синхронизации, схему 12 вычитания, схему 13 деления, ключевую схему 14, коммутатор 15, ячейку 16 памяти, схему 17 умножения, сумматор 18, светоделительную пирамиду 19; блок 20 суммирования, два блока 21, 22 вычитания, две схемы 23, 24 сравнения, делитель 25, блок 26 памяти и два усилителя 27, 28 мощности.

В положении делительной призмы, в котором нормали противолежащих граней лежат в плоскостях, ортогональных осям вращения телескопа„разность отраженных противолежащими гранями призмы световых потоков будет мерой отклонения центра тяжести изображения объекта от центра диафрагмы поля, Абсолютное значение этой разности зависит не только от указанного отклонения, но и от яркости самого объекта, поэтому измеренная разность должна быть нормирована на среднее значение яркости объекта, Поскольку распределение фотонов от точечного источника по фокальной поверхности телескопа является гауссовым, то при шаге смещения оси визирования телескопа его рабочим приводом меньшим, чем характерный размер изображения, может быть задано пороговое значение нормированной разности сигналов от противолежащих ФЗУ, превышение которого служит основанием для выработки команды на смещение телескопа на величину единичного шага. (Если дискреты приводов телескопа по разнь1м осям не совпадают, то пороговые значения нормированных разностей для выработки управляющих команд могут различаться). Выбор коэффициента деления позволяет задать такое значение порогового уровня, при котором выполнение разовой команды на поворот телескопа в случае применения шаговых двигателей соотве-ствует смещению изображения на1787264 блюдаемого объекта; а в случае асинхрон- му сигналу блока синхронизации, постуных или коллекторных двигателей — величи- пающему,в модулятор 10, соответствует не поворота телескопа,при подаче установка управляемойдиафрагмы в полостандартного импульса на двигатели. жение, при котором ее отверстие равно заУстройство работает следующим абра- 5 данной площади $1. Четному значению зом. сигнала с блока 11 синхронизации соответИэображение участка неба строится ствует установка модулятором 10 величины объективом телескопа (не показан} в пло- диафрагмы 1, соответствующей заданной скости диафрагмы 1 поля. Прошедший че- площади Sz. рез отверстие диафрагмы свет разделяется 10 Одновременно с другого выхода блока светоделительной пирамидой 19, ось сим- 11 синхронизации тактовые импульсы пометрии которой проходит через центр диаф- ступают на входы схемы 12 вычитания, клюрагмы поля, на четыре пучка, выделяющие чевой,схемы 14 и коммутатора 15. В равные по площади секторы в плоскости результате по нечетному сигналу блока 11 диафрагмы поля, Светоделительная призма 15 синхронизации с выхода блока 20суммироориентирована так, что грани ее основания вания сигналы А1 и Аг, пропорциональные параллельны проекциям осей вращения те- числу фотонов при диафрагмах $> и Sg соот-" лескопа на фокальную плоскость, поэтому ветственно, образуют разность Д>-А2 в схепри перемещении светового пятна от на- ме 12 вычитания, Эта разность поступает на блюдаемого источника вдоль одной из осей 20 вход схемы 13 деления, которая осуществразность сигналов двух противолежащих ляет деление разности площадей $>-Sz, за- фотоприемников останется близкой к нулю, писанной в ячейке 16 памяти. Выходной а разность сигналов другой пары противо- сигнал иэ схемы 13 деления поступает на лежащихсветоприемниковизменяется про- один из входов схемы 17 умножения, на порционально величине смещения пятна и 25 другой вход которой поступает из ячейки 16 егояркости, Навходблока21(22)вычитания памяти значение S> через коммутатор 15 подаются импульсы из пары противолежа- для каждого нечетного импульса блока 11 щих фотоприемников, которые преобразуют синхронизации. Результат перемножения в оптический сигнал в электрический и ра- схеме 17 поступает на один из входов блока ботают в однофотонном режиме. Выходной 30 18 суммирования, на другой вход которого сигнал блока вычитания, равный. разности поступает сигнал А1 из блока 20 суммировачисла зарегистрированных в фотоприемни- ния через ключевую схему 14 для каждого ках 2 и 4 (3 и 5) фотонов, в схеме 23 (24) нечетного импульса блока 11 синхронизасравнения сравнивается с величиной поро- ции. Одновременно по нечетному импульсу гового уровня, задаваемого делителем 25 по 35 блока синхронизации из блока 20 суммировеличине поступающего в него из блока 26 вания через ключевую схему.14 на вход блопамяти сигнала, равного полномучислуре- ка 26 памяти поступает значение А1. Для гистрируемых фотометром фотонов при четных импульсов ключевая схема 14 подает действующей величине диафрагмы поля. По на вход сумматора 18 и на вход блока 26 достижении выходным сигналом блока 21 40 памяти соответственно значение Аг, а ком(22) вычитания порогового уровня на усили- мутатор 15 в схеме 17 умножения из ячейки . тель 27 (28) мощности подается импульс, 16 памяти выдает сигнал, пропорциональкоторый после усиления подается на двига- ный значению $р. На выходе сумматора 18 тель привода соответствующей оси, а вы- для нечетногоичетноготактовыхимпульсов ходной сигнал блока 21 (22) вычитания 45 соответственно, имеем значения сигналов, обнуляется, При этом телескоп поворачива- которые пропорциональны величине светоется так; чтобы центр тяжести точечного из- вых потоков Ф и Ф .меряемого изображения совпал с центром диафрагмы поля. Ai — А2

Выходные сигналы от всех четырех фо- 50 ф 1 $1 — $2 топриемников 2, 3, 4, 5 поступают соответственно в счетчики 6, 7, 8, 9 фотонов и . д1-д2 суммируются в блоке 20 суммирования. Выг ходной сигнал блока 20 суммирования равен значению полного светового потока, 55 «р ор мула,и эоa рете н и я пРошедшего чеРез измеРительнУю диаф- Электрофотометр для наблюдения движущихся объектов, содержащий последоваБлок11синхронизации,выполненныйв . тельно установленные диафрагму поля виде генератора тактовыхимпульсов, выда- наблюдения телескопа и первый фотоприет последовательность импульсов, Нечетно1787264 емник, к которому подключен первый счетчик фотонов, а также модулятор, блок синхронизации, cxeMy aû÷èòàíéÿ, схему деления, схему умножения, коммутатор, ячейку памяти, ключевую схему и сумматор, при этом первый выход блока синхронизации через модулятор связан с входом диафрагмы поля, второй выход подключен к первым входам ключевой схемы, блока вычитания и коммутатора, второй вход которого подключен к первому выходу, ячейки памяти, второй выход которой подключен к .первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу схемы вычитания, выход блока деления подключен к первому входу схемы умножения, второй вход которой подключен к выходу коммутатора, а выход — к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к первому выходу ключевой схемы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем удержания движущегося объекта в поле зрения телескопа во время измерений его яркости в режиме счета фотонов, в него введены светоделительная пирамида, три фотоприемника, три счетчика фотонов, блок суммирования. два блока вычитания, две схемы сравнения, делитель, блок памяти и два усилителя мощности, при этом светоде° лительная пирамида установлена за диафрагмой поля и ориентирована ребрами основания параллельно проекциям боль8 ших кругов небесной сферы на плоскость диафрагмы, вершина пирамиды направ- . лена к диафрагме, а ось симметрии пирамиды проходит через центр диафрагмы, 5 четыре фотоприемника оптически связаны через грани светоделительной пирамиды с диафрагмой поля, выходы первого и второго, третьего и четвертого фотоприемников подключены попарно к входам

10 соответственно, первого и второго блоков вычитания, выходы которых подключены к первым входам первой и второй схем сравнения, вторые входы схем сравнения подключены, соответственно к первому и

15 второму выходам делителя, вход которого подключен к выходу блока памяти, выходы первой и второй схем сравнения подключены к входам первого и второго усилителей мощности, соответственно, выходы которых

20 подключены к приводам осей телескопа, вход блока памяти подключен к второму выходу ключевой схемы, второй вход которой .объединен с вторым входом схемы вычитания и подключен к выходу блока суммирова25 ния, первый, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходам первого, второго, третьего и четвертого счетчиков фотонов, причем входы второго, третьего и четвертого счетчиков

ЗО фотонов подключены к выходам второго, третьего и четвертого фотоприемников со-. ответственно.

1.787264

Составитель В. Голубева

Техред М.Моргентал Корректор.О. Густи

Редактор

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

Заказ 272 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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