Способ регистрации локального светового потока на световом фоне

 

(ii) 550537

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.12.75 (21) 2303073/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 13.04.77 (51) М, Кл. G 01J 1/42

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 535.24(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Т, Е. 3аМора, В. П. Маринец и Б. В. Осыка

Физико-механический институт АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ЛОКАЛЪНОГО

СВЕТОВОГО ПОТОКА HA СВЕТОВОМ ФОНЕ

Изобретение относится к регистрации локального светового потока на фоне интенсивного пространственного шума.

Известны способы и реализующие их устройства регистрации потоков излучения (например, астрономия слабых звезд на ночном небе, регистрация люминесцентных следов), в которых в качестве приемников излучения используются фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). По известному способу для регистрации локального светового потока излучения на фоне пространственного шума этот поток подвергают предварительно модуляции с целью придания регистрируемому локальному потоку свойств, отличных от свойств окружающего его фона. Практически эта операция сводится к приданию разных законов модуляции локальному потоку и фону. Затем суммарный модулированный поток преобразуют в электрический сигнал с помощью ФЭУ, и, применяя различные схемы обработки, обеспечивающие разделение информационного сигнала и шума, измеряют этот сигнал в течение определенного промежутка времени, т. е. производят накопление периодической последовательности электрических сигналов с известным законом их следования.

Недостатком известных способов регистрации является существенное снижение точности регистрации при увеличении интенсивности светового фона и уменьшении величины регистрируемого локального светового потока.

Известен способ регистрации локального светового потока на световом фоне, реализованный в схеме автоматической регулировки

ФЭУ по шумам, включающий модуляцию этого потока, преобразование его в электрический сигнал с помощью ФЭУ, затем из выходного сигнала ФЭУ выделяют шумовую составляю10 щую и регулируют коэффициент усиления ФЭУ таким образом, что величина шумовой состав ляющей поддерживается на постоянном уровне при изменении интенсивности фоновой засветки.

15 Такой способ расширяет световой диапазон регистрации, однако он не обеспечивает максимально возможный коэффициент усиления

ФЭУ в широком диапазоне изменения суммарного потока излучения, что значительно сни20 жает точность регистрации локальных потоков слабого излучения, особенно при наличии интенсивного пространственного шума.

На чертеже представлена зависимость выходного тока 1 (сплошная линия) и шума I„

25 (пунктирная линия) от напряжения питания

Uð ФЭУ при разных значениях суммарного потока излучения F„)Fi)Fg)F„.

Прямая 1 на чертеже характеризует работу устройства по известному способу с использоЗО ванием автоматической регулировки чувстви559537 тельности ФЭУ по шумам. Выходной ток с

ФЭУ поддерживается на постоянном уровне

1 „причем величина 1, задается исходя из максимально возможного суммарного потока излучения Рд. Для всех других значений потоков, меньших F (например, F, Рь 1 „), рабочая точка на характеристиках ФЭУ перемещается по прямой 1, обеспечивая постоянство выходного сигнала.

Таким образом, по известному способу нельзя поддерживать максимально-возможный коэффициент усиления ФЭУ для каждого значения суммарного потока, что является существенным недостатком при регистрации локального светового потока на фоне интенсивного пространственного шума, изменяющемся в большом диапазоне (порядка 40 — 60 дБ), так как при этом величина и качество информационного сигнала являются значительно меньшими по сравнению с максимально возможным. Чем меньше величина потока (F„(F ( (F (Р„), тем больше разность между реализуемым по известному способу коэффициентом усиления ФЭУ (прямая 1) и коэффициентом усиления, полученным при нахождении рабочей точки на вершинах линейных участков характеристик ФЭУ (точки А, В, С на прямой 2).

Экспериментально установлено, что величина шума в выходном сигнале ФЭУ (1Ш) при постоянном потоке зависит прямо пропорционально от напряжения питания U> в области линейного усиления и обратно пропорционально в области насыщения ФЭУ. Зависимости

1„=/(Ур) для разных значений потоков (Р„, Рь F, Р„) приведены на чертеже (пунктирные линии). Указанные зависимости при работе

ФЭУ в широком диапазоне изменения Up u F имеют ярко выраженные экстремумы (максимумы в точках А, В, C) для каждого значения потока. Каждому экстремальному значению 1 соответствует максимально допустимый коэффициент линейного усиления ФЭУ, поскольку рабочая точка тогда находится на верхнем пределе линейного участка характеристик

ФЭУ (точки А, В, С). Путем поддержания максимального значения шума в выходном сигнале ФЭУ при каждом значении потока излучения возможно осуществить максимизацию выходного сигнала ФЭУ по амплитуде, и тем самым значительно повысить точность регистрации локального светового потока на фоне интенсивного пространственного шума.

5 С целью повышения точности регистрации локального светового потока при изменении интенсивности светового фона по предлагаемому способу величину шумовой составляющей в выходном сигнале поддерживают мак>0 симальной. Этим обеспечивается максимизация информационного регистрируемого сигнала во всем диапазоне изменения интенсивности фоновой засветки, что повышает точность регистрации локального светового потока.

Пример. Проводят регистрацию локального светового потока величиной 10 — Лм, модулированного частотой б кГц, на световом фоне, интенсивность которого измечяется в пределах 10 — — 10 — Лм предложенным и известным способами. Результаты эксперимента показывают, что предлагаемый способ обеспечивает регистрацию локального светового потока в диапазоне изменения интенсивности фоновой засветки 10 ††10 †Лм, а известный

25 способ — 10 9 — 10 8 Лм.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа для регистрации локальных световых потоков повышается точность регистрации при изменении величины фоновой за30 светки в больших пределах и расширяется динамический диапазон работы аппаратуры.

Формула изобретения

Способ регистрации локального светового потока на световом фоне, включающий модуляцию этого потока, преобразование его в электрический сигнал с помощью фотоэлек40 тронного умножителя (ФЭУ), выделение шумовой составляющей в выходном сигнале с

ФЭУ, регулирование коэффициента усиления

ФЭУ при изменении шумовой составляющей и регистрацию электрического сигнала с вы45 хода ФЭУ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регистрации при изменении интенсивности светового фона, величину шумовой составляющей в выходном сигнале поддерживают максимальной.

0b т

-я

0,г

06

Кр, пюви

Составитель Э. Волоконский

P ед акт ор Т. Я но ва Техред А. Камышникова

Корректор И. Позняковская

Заказ 693/14 Изд. № 296 Тираж 829 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2