Способ измерения отношения сигнал/шум лампы с полым катодом

Авторы патента:

G01J1/08 - источники света, специально предназначенные для фотометрии

Изобретение относится к технической физике и может быть применено в спектральных измерениях, например, при оценке точностных характеристик атомно-абсорбционных спектрометров или аттестации спектральных ламп. Цель изобретения - повышение точности измерений шума лампы с полым катодом путем учета шума фотоприемника. Способ состоит в измерении светового потока лампы с полым катодом, измерении светового потока дополнительного источника света, например лампы накаливания, светодиода, дейтериевого корректора. Перед этим световой поток дополнительного источника выравнивают со световым потоком измеряемой лампы. Затем рассчитывают шум лампы с полым катодом, причем одновременно происходит компенсация шума фотоприемника. Изобретение светового потока лампы с полым катодом и дополнительного источника может происходить попеременно, для чего их необходимо прерывать модулятором. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G О1 J 1 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4349953/31-25; 4349694/31-25;

4349053/31-25 (22) 25.12.87 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (71) Белорусский государственный университет им.В. И. Ленина (72) К. П. Курейчик (53) 535.24 (088.8) (56) Вайнфорднер Дж. Спектроскопические методы определения следов элементов. М.:

Мир, 1979, с. 35.

Курейчик К. П. и др. Газоразрядные источники света для спектральных измерений. Минск: изд-во БГУ, 1987, с. 43. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ OTHQlllEНИЯ СИГНАЛ/ШУМ ЛАМПЫ С ПОЛЫМ

КАТОДОМ (57) Изобретение относится к технической физике и может быть применено в спектральных измерениях, например, при оценке

Изобретение относится к технической физике и может быть применено в спектральных измерениях при оценке точностных характеристик атомно-абсорбционных спектрометров.

Цель изобретения вЂ” повышение точности измерений шума лампы с полым катодом (величины отношения сигнал/шум, далее с/ш) путем учета шума фотоприемника.

На чертеже приведен блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство состоит из лампы 1 с полым катодом, монохроматора 2, фотоприемника

3, системы регистрации 4. Кроме того, в состав устройства входит дополнительный источник 5, оптически связанный с входным окном фотоприемника 3 (блоки питания источников и фотоприемника для простоты опущены; кроме того, не показан модулятор световых потоков источников излучения, Л0.» 1599672 А 1

2 точностных характеристик атомно-абсорбционных спектрометров или аттестации спектральных ламп. Цель изобретения вЂ” повышение точности измерений шума лампы с полым катодом путем учета шума фотоприемника. Способ состоит в измерении светового потока лампы с полым катодом, измерении светового потока дополнительного источника света, например лампы накаливания, светодиода, дейтериевого корректора.

Перед этим световой поток дополнительного источника выравнивают со световым потоком измеряемой лампы. Затем рассчитывают шум лампы с полым катодом, причем одновременно происходит компенсация шума фотоприемника. Измерение светового потока лампы с полым катодом и дополнительного источника может происходить попеременно, для чего их необходимо прерывать модулятором. 1 ил. он может быть установлен известным образом).

Способ осуществляют следующим образом.

На лампу с полым катодом подают рабочий ток. Световой поток лампы через монохроматор (или иное селектирующее устройство) подают на фотоприемник. Заданное число раз (обычно не менее 30) измеряют сигнал с фотоприемника. Затем известным образом рассчитывают отношение сигнал/

/шум р . Это отношение можно записать в виде

Я=

1= где вЂ” суммарный шум фотоприемника и лампы с полым катодом; (11) вЂ” среднее значение сигнала лампы с полым катодом.

Затем лампу с полым катодом выключают, на фотоприемник подают световой по1599672 ток дополнительного источника света, шум которого существенно меньше шума фотоприемника. В качестве такого рода источников удобно применить лампу накаливания, светодиод или дейтериевый корректор. Экспериментально установлено, что перечисленные источники обладают достаточно малым уровнем собственных шумов и пригодны для рассматриваемых измерений.

Измеряют сигнал фотоприемника и рассчитывают отношение с/ш во втором случае.

Очевидно его можно записать в виде где (Jz) вЂ” среднее значение светового потока дополнительного источника света; (вЂ” шум фотоприемника.

Из отношения величин р и pi следует

2 2<Ь)(2 (2)

1 где „„„вЂ” шум лампы с полым катодом.

Положим теперь г=((1 Я(У ) ) . Тогда среднеквадратичное значение шума лампы с полым катодом есть AAnng g= e e7

Ч откуда уточненное соотношение сигнал/шум р„равно

< >

Таким образом, после проведения измерений светового потока дополнительного источника света определяется шум фотоприемника, который затем учитывается в дальнейшем расчете. Для получения предельно малых погрешностей световой поток дополнительного источника света перед измерениями следует уравнять со световым потоком лампы с полым катодом. Однако это уравнивание, точнее погрешность выравнивания светового потока дополнительного источника света и потока лампы с полым катодом, зависит от требуемой погрешности измерений. Поскольку шум фотоприемника зависит от светового потока (т. е. от тока) по закону степени 1/2, то разбаланс потоков в 2 раза дает ошибку (при прочих равных условиях измерений) всего в

40%. Если световые потоки отличаются на

l0 вЂ” 20%, то данная ошибка снижается до единиц процентов и ею можно пренебречь.

Следовательно, отличительная черта данного способа заключается в ослаблении требований на точность выравнивания световых потоков лампы с полым катодом и дополнител ьного источника света.

50 где, вЂ” темновой шум фотоприемника.

Для его учета следует экранировать фотоприемник от излучения, измерить темновой шум и затем вычесть из шума фотоприемника при измерении дополнительного светового сигнала от дополнительного источника света. Эти операции известны.

Данные измерения можно проводить попеременно, например, прерывая световой поток от источников излучений посредством механического модулятора, как это широко применяется в атомно-абсорбционных спектрометрах. Возможно использование и электронной модуляции световых потоков. Такой подход способствует снижению погрешностей измерений, связанных со случайными помехами, например, со стороны источника питания фотоприемника.

При использовании дейтериевого корректора появляется возможность измерения шума лампы с полым катодом в ультрафиолетовой области спектра. В этом случае дейтериевый корректор следует устанавливать перед монохроматором, а световые потоки обоих источников сводить на монохроматор известным образом, например посредством полупрозрачного зеркала.

Пример. Проведено исследование шума о ламп с полым катодом типа ЛТ-2. Длительность импульса тока составляла 200 мкс при скважности 10. При задержке 50 мкс относительно фронта нарастания светового импульса и амплитуде тока 218 мА получены 5 значения (J )=1483 ед, =28,91 ед,, pi=

51,49, (12) =1493 ед; =9,57 ед; р„=154,96, р =54,95.

Видно, что реальное отношение сигнал/

/шум лампы с полым катодом оказалось гораздо более высоким, чем при непосред30 ственном определении совместно с шумом фотоприемника. В качестве фотоприемника использовался ФЭУ-130 при напряжении питания 1300 В. При задержке относительно фронта импульса света в 100 мкс, отношение сигнал-шум для лампы с полым 5 катодом возросло до 237,59, в то время как отношение с/ш суммарно с фотоприемником возросло лишь до 54,91.

Данный способ рассматривался при нулевом приближении темнового шума фотоприемника. При этом, темновой ток фотопри"0 емника составляет примерно 10 8 А, в то время как рабочий сигнал обычно составляет до 10 б А и более, т. е. превосходит темновой ток на несколько порядков.

В силу этого среднеквадратичное значение шума фотоприемника в темновом режиме (т. е. без засветки) весьма мало и им можно пренебречь. Если же пренебречь этим шумом нельзя, то расчетная формула принимает вид

1599672

Формула изобретения

Рл =01)/Й где р=р /рз 2= (12) /, г=((12) / (11) ) 15

Составитель В. Калечиц

Редактор М. Недолуженко ТехредА. Кравчук Корректор И. Муска

Заказ 3134 Тираж 425 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета Ilo изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

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

Таким образом, преимуществом предлагаемого способа является высокая точность измерений, обусловленная подавлением шума фотоприемника.

Способ измерения отношения сигнал/шум лампы с полым катодом, заключающийся в том, что многократно измеряют фотоприемником световой поток исследуемой лампы, определяют среднее значение указанного светового потока (11), определяют суммарный шум E фотоприемника и лампы с полым катодом и рассчитывают величину р1 сигнал/шум из выражения р1= (11®, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно направляют на фотоприемник световой поток вспомогательного источника излучения, шум которого много меньше шума фотоприемника, многократно измеряют световой поток вспомогательного источника, определяют среднее значение указанного светового потока (1 ), определяют шум фотоприемника и рассчитывают уточненное значение р„сигнал/шум лампы с полым катодом из вйражения

1О

Похожие патенты:

Источник света // 1577472

Изобретение относится к технике оптических измерений и может быть использовано в установках для диагностики физических объектов поляризационными методами

Источник света // 1509617

Изобретение относится к технике световых и спектрофотометрических измерений и позволяет упростить конструкцию устройства стабилизации, поддерживающего постоянной величину сопротивления ленты или нити накала лампы и, следовательно, ее температуру и светоотдачу

Источник калибровочного излучения // 881537

Инфракрасный облучатель // 486257

I йсгюоюзная \;i:,r^ ,:л-.. ^ trv:-;??:?:"!."^! i ;i.n i . - ) i ifis i l.'.-,-! r..' is;-j| // 391412

Высокотемпературный эталон черного тела // 375495

Высокостабильный источник света // 358627

Устройство для регистрации поглощения света жидкостью // 354285

Патент 278165 // 278165

Абсолютно черный излучатель // 268699

Способ измерения фотометрических характеристик материалов // 2198383

Изобретение относится к области измерения фотометрических характеристик материалов, таких как коэффициенты отражения, пропускания, рассеяния и др

Имитатор солнечного излучения // 2380663

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к устройствам, позволяющим имитировать реальное солнечное излучение искусственными источниками света

Тепловой излучатель // 2039343

Неосевой имитатор солнечного излучения тепловакуумной камеры // 2468342

Изобретение относится к тепловакуумным камерам космической техники, а точнее к неосевому имитатору солнечного излучения (ИСИ) тепловакуумной камеры (ТВК), и может быть использовано при тепловаккумных испытаниях космического аппарата (КА) или его составных частей

Низкотемпературный перестраиваемый источник излучения черного тела // 2469280

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к фоточувствительным приборам, предназначенным для обнаружения теплового излучения, и охлаждаемым приемникам ИК-излучения

Источник света // 1717965

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано в пирометрии в качестве вторичного эталона температуры

Источник оптического излучения // 1717966

Изобретение относится к фотометрии и может найти применение в физико-химическом анализе различных веществ и в приборах непрерывного действия, предназначенных, например, для контроля состояния окружающей природной среды

Криогенный источник излучения // 1755062

Изобретение относится к исследованию инфракрасного и субмиллиметрового излучения

Способ имитации солнечного излучения в термобарокамере // 2476833

Изобретение относится к способам имитации солнечного излучения (ИСИ) в тепловакуумной камере (ТВК) и может быть использовано при тепловакуумных испытаниях космического аппарата (КА) или его составных частей

Устройство фотометра с шаровым осветителем // 2581429

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается фотометра с шаровым осветителем. Фотометр включает в себя осветитель, систему линз, кюветное отделение, фотоприемное устройство и вычислительную систему. Осветитель выполнен в виде фотометрического шара, имеющего диффузно отражающую внутреннюю поверхность, в которой выполнены сквозные отверстия со встроенными в них импульсными светодиодами, имеющими линейные размеры в пределах 0,003-0,006 диаметра фотометрического шара. Площадь внутренней поверхности шара и суммарная площадь отверстий шара с установленными в них источниками излучения находятся в соотношении: где: Sш - площадь внутренней поверхности фотометрического шара осветителя; Sо - площадь отверстий на внутренней поверхности фотометрического шара; ρ - коэффициент отражения внутренней поверхности фотометрического шара. Технический результат заключается в повышении точности измерения, снижении порога чувствительности, повышении стабильности и воспроизводимости результатов измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.