Устройство для измерения энергетических характеристик излучения в водной среде

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения световых потоков в водной среде. Целью изобретения является повышение надежности устройства при сохранении точности измерений. Устройство содержит герметичную камеру в виде корпуса 1 с иллюминатором 2 и расположенным внутри нее приемником 3 излучения и дополнительную камеру, в которой установлена линза Френеля 10. Линза Френеля при этом выполнена с учетом наличия водной среды между герметичными камерами. Свет от источника излучения попадает на проецирующую систему, фокусирующую излучение на фоточувствительную поверхность приемника излучения, который в зависимости от типа измеряет те или иные энергетические характеристики излучения . 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4G 01 N 21 85

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3866080/24-25 (22) 21.01.85 (46) 30.01.87, Бюл. И - 4 (72) Б.А.Гуреев, IO.A.Ãîëüäèí и А.В.Смирнов (53) 551.508(088.8) (56) Гольдин Ю.А. и др. Световое поле от импульсного источника в морской воде;Оптика океана и атмосферы. М.:

Наука, 1981, с. 56-95.

Алимова Т.Н. и др. Выбор светового диаметра оптики фотоприемника, работающего в глубинном режиме. OIIM

1981,.Н- 4, с. 61-62. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ В

ВОДНОЙ СРЕДЕ (57) Изобретение относится к области

1 измерительной техники, в частности к устройствам для измерения световых потоков в водной среде. Целью изобретения является повьппение надежности устройства при сохранении точности измерений. Устройство содержит герметичную камеру в виде корпуса 1 с иллюминатором 2 и расположенным внутри нее приемником 3 излучения и дополнительную камеру, в которой установлена линза Френеля 10. Линза

Френеля при этом выполнена с учетом наличия водной среды между герметичными камерами. Свет от источника излучения попадает на проецирующую систему, фокусирующую излучение на фоточувствительную поверхность приемника излучения, который в зависимости от типа измеряет те или иные энергетические характеристики излучения. 3 ил.

1286972

-1

+d (II -R (х) )J 45 (4, (n,x+

R(x) d tg P + d

Устройство относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения световых потоков в водной среде.

Целью изобретения является повышение надежности устройства при сохранении точности измерений.

На фиг. 1 схематически представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — линза Френеля в плоскости оптической оси устройства, разрез; на фиг. 3 — участок этого разреза, выделенный контуром ABCD, Устройство (фиг. 1) содержит ос- 15 новную герметичную камеру, выполненную в виде корпуса 1 с иллюминатором

2 и расположенным внутри нее приемником 3 излучения положение которо) го фиксируется оправами 4, и допол- 20 нительную герметичную камеру, связан° ную с основной камерой элементами 5 ,крепления и элементами 6 юстировки .выполненную в виде оправы 7 и двух иллюминаторов 8, 9 с расположенной внутри нее линзой 10 Френеля. Проецирующая система, состоящая из линзы 10 Френеля и иллюминаторов 2, 9, служит для фокусировки излучения на приемник 3 излучения. С З0 целью исключения многофокусности линза Френеля изготавливается с учетом наличия водной среды между основной и дополнительной герметичными камерами с таким расчетом, чтобы фоточувствительная поверхность приемника из-. лучения находилась в фокальной плоскости проецирующей системы. Для этого зависимость угла 4 наклона канавки на ступенчатой поверхности линзы 40 от расстояния ее от оптической оси устройства определяется из соотношения

Г

2 где R(x) = х (n, 1-x — 1-n õ х= $1п26 и — показатель преломления стек- 50

1 ла иллюминаторов;

II — показатель преломления воды;

d — длина воздушного промежутка

1 в пространстве между линзой

10 Френеля и фоточувствитель-55 ной поверхностью приемника излучения 3, d — длина водного промежутка меж2 ду линзой 10 Френеля и фо2 точувствительной поверхностью приемника 3 излучения, — расстояние канавки на поверхности линзы Френеля от оптической оси устройства.

Элементы 6 юстировки выполнены в виде оправы, стягивающей корпус 1 основной герметичной камеры. Натяжение этой оправы может при необходимости меняться, что дает возможность поступательного движения камеры вдоль ее оси для проведения юстировки.

Приведенное выше выражение получено следующим путем.

На фиг. 2 точкой L обозначено нахождение на оптической оси устройства фоточувствительной поверхности приемника 3 излучения. Точки M u N на оптической оси соответствуют положению иллюминаторов 9 и 2 соответственно. В данном случае иллюминатор можно рассматривать как бесконечно тонкую границу раздела между водой и воздухом. Такое упрощение оправдано по двум причинам: а) общая толщина иллюминаторов много меньше расстояния между линзой Френеля и фоточув- . ствительной поверхностью приемника

3 излучения, б) показатель преломления стекла иллюминаторов мало отличается от показателя преломления воды. Пусть луч света падает нормально на внешнюю поверхность линзы Френеля (фиг. 3) в точке P.

Для того, чтобы параллельный пучок лучей, падающий на внешнюю поверхность линзы Френеля, попадал на фоточувствительный элемент, находящийся в точке L необходимо выполнение следующих условий: а) ширина канавки, т.е. расстояние от Е до G должно быть достаточно мало по сравнению с радиусом поверхности фоточувствительного элемента приемника 3; б) должно выполняться соотношение где P — угол между направлением распроСтранения луча света после прохождения им линзы Френеля и оптической осью устройства, при условии, что луч нормально падает на внешнюю поверхность линзы Френеля и, выходя из нее, пересекает канавку, расположенную от оптической оси на расстоянии, равном О

1286972 р, — угол между направлением распространения луча света в воде после прохождения им линзы Френеля и оптической осью устройства при указан- 5 ных выше условиях.

Углы Р и Р, связаны соотношением Сенелиуса

sin /

sing, .

Угол ю наклона канавки и угол р связаны соотношением (фиг. 3) f0

sin(о + И) — — — т — — — = и

sin o6

40

Формула изобретения

Устройство для измерения энерге.тических характеристик излучения в 45

Исключая из уравнений углы Р и (3, путем тригонометрических преобразований, приходим к выражению, связывающему угол сС наклона канавки со зна- 20 чением ее расстояния от.оптической оси устройства.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 11 излучения любой природы попадает на проецирующую систему,. состоящую из иллюминаторов 2 и 9 и линзы 10 Френеля. Про ецирующая система фокусирует излу;чение на фоточувствительную поверх- 30 рость приемника 3 излучения, который в зависимости от типа приемника измеряет те или иные энергетические характеристики излучения.

Устройство позволяет повысить надежность работы устройства в водной среде при сохранении точности измерений, т.е. значительно уменьшается герметизируемый объем и понижается напряжение в иллюминаторах. водной среде, содержащее расположенные последовательно по ходу излучения проецирующую систему и приемник излучения, установленный в герметичной камере с иллюминатором, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при сохранении точности измерений, оно снабжено дополнительной герметичной камерой, связанной с основной элементами крепления и юстировки и выполненной в виде оправы с двумя иллюминаторами, внутри которой размещена линза Френеля ступенчатой стороной к приемнику излучения, образующая вместе с иллюминатором основной герметичной камеры и иллюминатором, обращенным в сторону приемника излучения, дополнительной герметичной камеры, проецирующую систему, при этом геьметрические параметры линзы

Френеля определяются соотношением

l (, -1 г1 °

d, (п, х+ (1-х) (1-и х) ) +d (и -R (x) ) J

° R(x) = р,1 где R(x) = х (n 1-х — i-n ê)

1 ° 1 . ° х = sln2ñ, Ы вЂ” угол наклона канавки на по верхности линзы Френеля;

fl — - расстояние канавки на поверхности линзы Френеля от оптической оси устройства, d — длина воздушного промежутI ка в пространстве между линзой Френеля и приемником излучения, d — длина водного промежутка в пространстве между линзой Френеля и приемником излучения;

n — показатель преломления стекла иллюминаторов;

n — показатель преломления вод-, ной среды. 1286972 дпФух ЬИа

Фиг. 2

8оИук

LC2. 3

Составитель С.Непомнящая

Редактор Н.Слободяник Техред Л.Олейник Корректор О.Луговая

Заказ 7706/43 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 4