Способ измерения плотности потока излучения в условиях взаимно изменяющейся ориентации источника и фотоприемного устройства

 

Использование: регистрация плотности потока излучения от удаленного источника в условиях случайно меняющейся ориентации фотометра. Сущность изобретения: фотометр содержит фотоприемник с соосно расположенным над ним компенсатором, выполненным в виде полусферы с нанесенным на ее внутренней поверхности покрытием , пропускание которою Т(а) характеризуется соотношением Т(а) A/W(a), где аугол падения пучкл излучения на чувствительную площадку фотоприемного устройства; W(7) - зависимость чувствительности фотоприемного устройства от угла падения излучения; А - коэффициент, равный произведению угловой чувствительности и пропускания при максимально допустимом угле падения. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4677690/25 (22) 11.04.89 (46) 23,10.92. Бюл, ¹ 39 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.

А.Н. Севчен ко (72) С.И,Асадчий, С.Д,Ашкинадзе, А.Н.Красовский, А.М.Людчик и В.И.Покаташкин (56) Патент США № 4491727, кл. G 01 J 1/20, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1296848, кл. G 01 J 1/04, 1984. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ВЗАИМНО ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ОРИЕНТАЦИИ

ИСТОЧНИКА И ФОТОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к фотометрической технике, в частности к фотометрам для регистрации пространственной плотности потока излучения от удаленного источника в условиях случайно меняющейся взаимной ориентации источника излучения и фотометра. Г!редлагаемый фотометр может быть использован при решении геофизических и других задач.

Известен способ измерения плотности потока излучения при помощи фотометра, фотоприемная часть которого представляет собой полусферу с множеством расположенных на ее поверхности фотоприемников с неперекрывающимися полями зрения.

Недостатком известного способа является невысокая точность измерений, обусловленная изменчивостью чувствительности системы при переходе от одного фотоприемника к другому (наличием мертвых зон) и сложностью подбора большого числа

„„5U 1770851 А1 (я)ю G 01 и 21/59: G 01 J 1/04 (57) Использование: регистрация плотности потока излучения от удаленного источника в условиях случайно меняющейся ориентации фотометра. Сущность изобретения: фотометр содержит фотоприемник с соосно расположенным над ним компенсатором, выполненным в виде полусферы с нанесенным на ее внутренней поверхности покрытием, пропускание котороi î T(Q) характеризуется соотношением Т(а)

=А/М/(й), где Q — угол падения пучка излучения на чувствительную площадку фотоприемного устройства; W(a) — зависимость чувствительности фотоприемного устройства от угла падения излучения; А — коэффициент, равный произведению угловой чувствительности и пропускания при максимально допустимом угле паде«ия. 1 ил, фотоприемников с совпадающими характеристиками.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ измерения пространственной плотности патока излучения. заключающийся в том, что измеряют величину потока излучения. падающего на приемную площадку фотоприемного устройства, снабженного оптическим кампенсатором в виде фотографического негатива с повышающимся от центра к периферии пропусканием.

Недостатки известного способа заключаются в том, что точность измерен»й повышается только при условии применения фотоприемников с косинусной угловой характеристикой, и в том, что диапазон выравнивания угловой характеристики фатаметра ограничен 50 — 55 . Кроме того, не учиты в»ется изменение зффективности отражения от поверхности плоского нега ива при измене1770851 нии угла падения излучения, в результате чего погрешность измерений составляет 5—

10 .

Целью изобретения является повышение точности измерений путем повышения эффективности выравнивания угловой характеристики фотометра в рабочем интервале углов падения до 70О.

Укаэанная цель достигается тем, что в способе измерения плотности потока излучения в условиях взаимно изменяющейся ориентации источника и фотоприемного устройства, заключающемся в там, что иэмес ряют интенсивность потока излучения, падающего на приемную площадку фотоприемного устройс ва, снабженного оптическим компенсатором с переменным пропусканием, уменьшающимся от периферии к центру в рабочем интервале изменения углов падения излучения, и судят о пространственной плотности потока излучения по величине измеренного сигнала и расстоянию до источника излучения, измерение интенсивности падающего потока излучения проводят с оптическим компенсатором, выполненным B виде полусферы с нанесенным на ее внутреннюю поверхность покрытием, пропускание которого T(a) характеризуется следующим соотношением:

Т(а) = A/W(a), где a — угол падения пучка излучения на чувствительную площадку фотоприемного устройства;

W(a) — зависимость чувствительности фотоприемного устройства от угла падения излучения;

А. — коэффициент, равный произведению угловой чувствительности и пропускания при максимально допустимом угле падения.

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит фотоприемник 1, в качестве которого используется кремниевый фотодиод ФД-22 с диаметром входного окна 2 10 мм. Фотодиод закреплен в центральном отверстии металлической пластины 3, представляющей собой цилиндр высотой 5 мм, поверхность которого покрыта поглощающим слоем. На цилиндр соосно со стороны входного окна фотодиода установлен оптический компенсатор — изготовленная из кварца КУ прозрачная полусфера

4 с внутренним радиусом 50 мм и толщиной стенки 5 мм. На внутреннюю поверхность полусферы методом вакуумного напыления нанесен слой алюминия 5, толщина которого в зависимости от угла с рассчитана по экспериментально измеренной зависимости коэффициента ослабления для нормального падения излучения.

Фотометр работает следующим обра5 зом. Излучение, падающее на фотоприемник под углом а, падает нормально на участок поверхности компенсатора с толщиной поглощающего покрытия D(a). Часть

: энергии излучения отражается нанесенным

10 покрытием, часть поглощается внутри слоя.

В результате поверхности фотоприемника достигает излучение, пространственная плотность потока которого ослаблена в

1/Т(0) раз. Сигнал $(а),- регистрируемый фо15 тометром, пропорционален произведению пространственной плотности потока, падающего на фотоприемник излучения, и численного значения чувствительности фотоприемника для заданного угла падения

20 излучения:

S(a) Я0) х х W(a), где 1 — плотность потока излучения, падающего на поверхность ослабляющего слоя.

Учитывая, что толщина покрытия 0(а)

25 является корнем уравнения (1), находят, что

Я(а) 1 и не зависит от угла падения излучения в рабочем интервале углов, Придание полусферической формы оптическому компенсатору расширяет диапазон рабочих углов фотоприемника вплоть до границ, определяемых конструкцией фотоприемника, но не превышающих 90О. Мето. дика расчета толщины поглощающего слоя по экспериментально измеренной угловой

35 чувствительности используемого фотоприемника позволяет достичь высокой точно.сти измерений, ограничиваемой лишь техническими воэможностями нанесения ослабляющего слоя с изменяющейся по за40 данному закону толщиной. Характеристики изготовленного образца фотометра показывают принципиальную возможность снижения погрешности измерений до уоовня ниже 3% в широком интервале изменения

45 углов.

Формула изобретения

Способ измерения плотности потока излучения в условиях взаимно изменяющейся ориентации источника и фотоприемного ус50 тройства, заключающийся в том, что измеряют интенсивность падающего потока излучения на приемную площадку фотоприемного устройства, снабженного оптическим компенсатором с переменным

55 пропусканием, уменьшающимся от периферии к центру в рабочем интервале изменения углов падения излучения, и определяют плотность потока излучения по отношению измеренного значения интенсивности к

1770851 т(а) - A/W(a), Составитель С. Ашкинадзе

Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор Г. Бельская

Заказ 3737 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 площади чувствительной площадки фотоприемного устройства, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений путем повышения эффективности выравнивания угловой характеристики фотометра в рабочем интервале углов падения до 70, измерение интенсивности падающего потока излучения проводят с оптическим компенсатором, выполненным в виде полусферы с нанесенным на ее внутреннюю поверхность покрытием, пропускание которого Т(а) характеризуется следующим соотношением: где а — угол падения пучка излучения на чувствительную площадку фотоприе, ного

5 устройства;. W(a) — зависимость чувствительности фотоприемного устройства от угла падения излучения;

10 А — коэффициент, равный произведению угловой чувствительности и пропускания при максимально допустимом угле падения.