Способ измерения световой характеристики импульсного фотоприемника

Авторы патента:

G01J1/42 - действующие с помощью электрических детекторов излучения (оптические и механические элементы конструкции G01J 1/04; по способу сравнения с эталонным световым излучением или электрической величиной G01J 1/10)

Владельцы патента RU 2492432:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е.Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к технике измерения мощности импульсных световых потоков, а именно к технике измерения световой характеристики используемых в таких устройствах фотоприемников. На фотоприемник воздействуют двумя импульсными световыми потоками одинаковой длительности, при этом второй импульс задержан относительно первого на величину, равную половине длительности светового импульса. Интенсивность излучения первого светового импульса минимальна и постоянна, а интенсивность второго последовательно увеличивают от измерения к измерению, при этом измеряют мощности сигналов от каждого светового импульса и мощность суммарного сигнала во временном интервале, где импульсы перекрываются, Многократное повторение указанного процесса позволяет двигаться по оси светового потока с фиксированным шагом, после чего искомую точку световой характеристики определяют по сигналу фотоприемника от суммы потоков. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения световой характеристики. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известны способы измерения световых характеристик фотоприемников с использованием устройств, обеспечивающих изменение потока в известном отношении. Для этого наиболее часто используют нейтральные светофильтры, которые помещают в световой поток, падающий на фотоприемник (В.В.Кудрявцев, А.В.Смирнов, М.В.Чадеев. Методика определения градуировочных характеристик фотометров. Измерительная техника, 1986, N 9, стр.26). Недостатками этого способа являются: необходимость использования по крайней мере нескольких светофильтров, чтобы охватить весь диапазон световой характеристики фотоприемника; необходимость градуировки светофильтров с точностью, превышающей точность проверяемого прибора. Известен также способ контроля линейности световой характеристики фотоприемников с использованием нейтральных светофильтров (Волков О.А., Круглов Р.А., Ткачев Л.А., Трегуб В.П. Способ контроля линейности градуировочной характеристики фотоэлектрического преобразователя светового коэффициента пропускания. Патент РФ №2149364, публикация 20.05.2000), при котором устанавливают несколько начальных уровней светового потока при помощи регулируемого аттенюатора, при этом определение плотности светофильтра (аттестация) производится автоматически в процессе измерений световой характеристики, что повышает точность калибровки фотоприемника. Недостатком этого способа остается сложность создания источника с регулируемыми стабильными потоками, а также необходимость создания специального стенда для контроля линейности фотоприемников и невозможность измерения световых характеристик фотоприемников в процессе работы устройства (в особенности в устройствах, содержащих несколько фотоприемников) без помещения каждого фотоприемника в указанный стенд.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ измерения световой характеристики фотоприемника (Иванов А.И., Абрамов А.Д. Способ измерения световой характеристики фотоприемника и устройство для его осуществления. Патент РФ №2166739, публикация 10.05.2001, прототип), по которому на фотоприемник воздействуют двумя световыми потоками: с помощью первого, немодулированного светового потока (поток смещения) задают рабочую точку фотоприемника, а второй, модулированный световой поток замещают итеративно на каждом шаге потоком смещения, создающим на выходе фотоприемника сигнал, равный сумме сигналов, создаваемых источником потока смещения на предыдущем шаге итерации и модулированным источником светового потока.

Недостатком прототипа способа является необходимость использования специальных устройств для измерения мощности постоянного и модулированного световых потоков, отличных от устройств, применяемых при регистрации импульсных световых потоков.

Задачей изобретения является повышение точности измерения световой характеристики фотоприемника при регистрации импульсных световых потоков, используя при этом способ регистрации сигналов, идентичный применяемому в самом устройстве измерения мощности световых потоков.

Поставленная задача достигается тем, что в способе измерения световой характеристики фотоприемника, по которому на фотоприемник воздействуют двумя световыми потоками, интенсивность излучения первого из них минимальна и постоянна, а интенсивность второго последовательно увеличивают от измерения к измерению, повторяя процесс многократно, для формирования потоков используют два прямоугольных световых импульса одинаковой длительности, второй из которых задержан во времени на половину длительности, при этом измеряют мощности сигналов от каждого светового импульса и мощность суммарного сигнала во временном интервале, где импульсы перекрываются.

Основным техническим результатом предлагаемого способа является возможность измерения световой характеристики импульсного фотоприемника с применением той же аппаратуры и способа оцифровки импульсных сигналов, что применяется в самом устройстве измерения импульсных световых потоков.

Существо предлагаемого способа поясняется на фиг.1, где приведены временные диаграммы формируемых световых потоков (первый поток - фиг.1а, второй - 1б) и сигнала фотоприемника, полученного после аналого-цифрового преобразования (1в). Для уменьшения погрешностей оцифровки сигналов оба световых импульса имеют прямоугольную форму и длительность Δt, превышающую временное разрешение фотоприемника, при этом второй импульс задержан относительно первого на время Δt/2. Если Т₀ - момент начала первого импульса, то сигнал от первого импульса P₁ измеряется на интервале от T₀ до (T₀+Δt/2), сигнал от второго импульса P₂ измеряется на интервале от (T₀+Δt) до (T₀+3Δt/2), а суммарный сигнал P_Σ измеряется на интервале от (T₀+Δt/2) до (Т₀+Δt). На первом шаге мощности первого и второго световых потоков $F_{1}^{1}$ и $F_{2}^{1}$ выбирают такими, чтобы создаваемый ими на фотоприемнике сигнал был минимальным и достаточным для уверенной регистрации. Регистрируются значения сигналов $P_{1}^{1}$ , $P_{2}^{1}$ и $P_{Σ}^{1}$ на выходе фотоприемника. Значения суммарного светового потока $F_{Σ}^{1} = F_{1}^{1} + F_{2}^{1}$ и суммарного сигнала $P_{Σ}^{1}$ определяют первую точку на световой характеристике. На втором шаге величину потока смещения $F_{2}^{2}$ увеличивают так, чтобы создаваемый им сигнал $P_{2}^{2}$ равнялся суммарному сигналу $P_{Σ}^{1}$ на предыдущем шаге. Это выполнится в случае если $F_{2}^{2} = F_{2}^{1} + F_{1}^{1}$ Новый суммарный световой поток $F_{Σ}^{2},$ равный сумме постоянного потока $F_{1}^{1}$ и увеличенного потока $F_{2}^{2}$ , создаст на фотоприемнике новый суммарный сигнал $P_{Σ}^{2}$ . Новые значения $F_{Σ}^{2}$ и $P_{Σ}^{2}$ определяют вторую точку на световой характеристике. Многократное повторение указанного процесса позволяет двигаться по оси светового потока с фиксированным шагом $F_{1}^{1}$ независимо от характера нелинейности световой характеристики фотоприемника. При этом на i-м шаге итерации точки световой характеристики определяются последовательными значениями потока $F_{2}^{i} = F_{2}^{i - 1} + F_{1}^{1}$ и сигнала $P_{Σ}^{i}$ .

Принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения световой характеристики, приведена на фиг.2. Микропроцессор Atmega 16 (1) на выходах ОС1А и ОС1В выдает сигналы с широтно-импульсной модуляцией, которые после прохождения через фильтры низкой частоты (2, 3) формируют регулируемое постоянное напряжение на токовых ключах (4, 5), управляющих величиной светового сигнала со светодиодов (6, 7). Ключи открываются установкой высокого уровня на выходе портов РВ1 и РВ2 микропроцессора, тем самым задается длительность и момент включения световых импульсов. С помощью световода (8) световые потоки со светодиодов смешиваются и подаются на исследуемый фотоприемник - фотоэлектронный умножитель ФЭУ-84 (9). Сигнал с фотоприемника оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя ЛаН12-10 (10) и отображается через USB2.0 интерфейс на персональном компьютере PC (11). Программа, установленная на PC, позволяет управлять процессом измерения, передавая управляющие сигналы на вход RXD микропроцессора через интерфейс RS232.

1. Способ измерения световой характеристики импульсного фотоприемника, включающий воздействие на фотоприемник двумя световыми потоками, интенсивность излучения первого из них минимальна и постоянна, а интенсивность второго последовательно увеличивают от измерения к измерению, повторяя процесс многократно, после чего искомую точку световой характеристики определяют по сигналу фотоприемника от суммы потоков, отличающийся тем, что световые потоки формируют в виде импульсов одинаковой длительности, при этом воздействие на фотоприемник второго импульса производят с задержкой относительно первого на величину, равную половине длительности светового импульса, тогда сигнал фотоприемника от первого светового потока измеряют на интервале времени до начала второго импульса, сигнал фотоприемника от второго светового потока - после окончания первого импульса, а суммарный сигнал фотоприемника измеряют в интервале времени, где импульсы перекрывают друг друга.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что световые импульсы формируют прямоугольной формы с длительностью, превышающей временное разрешение фотоприемника.

Изобретение относится к области фотоники и может найти применение в оптической астрономии, биологии и медицине для регистрации слабых световых потоков. .

Измерительное устройство для измерения параметров сфокусированного лазерного пучка // 2474795

Изобретение относится к области оптических измерений. .

Способ регистрации ультрафиолетового излучения и устройство для его осуществления // 2431121

Изобретение относится к фотометрии и предназначено для регистрации ультрафиолетового (УФ) излучения. .

Трап-детектор // 2405129

Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике. .

Устройство контроля дозы ультрафиолетового излучения // 2385451

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к соляриям и устройствам для светолечения псориаза, нейродермитов, микозов. .

Приемник импульсного лазерного излучения // 2367915

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений энергии оптических импульсов. .

Бортовая система индикации освещенности низких уровней // 2323420

Изобретение относится к бортовым устройствам контроля и индикации освещенности, в частности освещенности низких уровней, существующей, например, в сумерках и ночью, и может использоваться для оперативного определения целесообразности применения очков ночного видения (ОНВ) при управлении летательными аппаратами или морскими и речными судами различного назначения в условиях недостаточной освещенности.

Способ стабилизации работы фотоприемного устройства гидрооптического измерительного канала // 2313770

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проектировании и изготовлении фотоприемного устройства гидрооптического измерительного канала, включающего в себя фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Устройство для рентгенодиагностики // 2305492

Изобретение относится к медицине, а именно к рентгенодиагностике, и предназначено для выявления структурных и инфильтративных изменений в легких, вызванных, например, туберкулезным процессом, а также для контроля лечения.

Способ определения погрешности световой характеристики сильноточного детектора импульсных излучений // 2281465

Изобретение относится к области измерения параметров сильноточных детекторов импульсных излучений на основе фотоэлектронных умножителей (ФЭУ). .

Светочувствительное устройство, имеющее датчик цвета и бесцветный датчик для инфракрасного отражения // 2498237

Изобретение относится к портативным электронным устройствам, имеющим встроенный датчик окружающего света. Светочувствительное устройство содержит первый фильтр, чтобы блокировать видимый свет на пути света, первый цветовой датчик и бесцветный датчик, чтобы обнаруживать свет на пути света после первого фильтра. Вычислитель интенсивности света рассчитывает степень интенсивности видимого света на пути света, основываясь на разнице между (а) выходным сигналом первого цветового датчика и (б) выходным сигналом бесцветного датчика. Изобретение позволяет уменьшить чувствительность выходного сигнала к инфракрасной составляющей света. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Ультрафиолетовое устройство разведки целей // 2520726

Изобретение относится к оптико-электронным средствам разведки целей. Ультрафиолетовое устройство разведки целей содержит оптическую систему, многоанодный фотоумножитель, состоящий из фотокатода, первой микроканальной пластины, второй микроканальной пластины, коллектора, квадрантных анодов, и блок обработки и управления, включающий многоканальный преобразователь заряд-напряжение, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, процессор, многоканальный высоковольтный источник питающих напряжений и блок определения времени. При этом диаметр квадрантных анодов больше чем в два раза диаметра фотокатода, а диаметр электронной лавины в плоскости квадрантных анодов больше диаметра фотокатода. Технический результат заключается в упрощении изделия с одновременным повышением быстродействия и точности определения времени прихода и координат кванта излучения. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ сканирования поля яркости и фотооптическая система для его осуществления // 2524054

Изобретение относится к системам формирования изображения, устанавливаемым на вращающемся основании на летательных аппаратах (ЛА), в комплексах вооружения для наведения ракет на наземные и воздушные цели. Способ сканирования поля яркости фотооптической системой (ФОС) с линейным матричным приемником (ЛМП) включает вращение изображения поля яркости, прием и преобразование ЛМП оптического излучения в электрические сигналы и их обработку. При вращении ЛМП со скоростью ωЛМП вращают изображение поля яркости вокруг визирной оси ФОС со скоростью ωВ=ωИ+ωЛМП, где ωИ - скорость вращения изображения поля яркости при ωЛМП=0. ФОС содержит последовательно соединенные объектив, главное зеркало, призму, корректирующую линзу, ЛМП, блок обработки сигналов с ЛМП, а также привод вращения корпуса призмы, содержащий последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр низких частот и двигатель постоянного тока, а также датчик угла вращения призмы. Изобретение позволяет расширить условия применения ФОС с ЛМП путем повышения чувствительности как в отсутствие, так и при вращении ЛМП. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.

Способ измерения параметров однофотонных источников излучения инфракрасного диапазона // 2530468

Изобретение относиться к области измерения параметров слабых потоков излучения и касается способа измерения параметров однофотонных источников излучения. Параметры источника излучения измеряются с помощью однофотонного сверхпроводникового детектора. Для осуществления способа измеряют среднее число отсчетов и количество темновых срабатываний детектора. Количество зарегистрированных фотонов определяют как разность среднего числа отсчетов и количества темновых срабатываний. Мощность излучения определяют как произведение количества зарегистрированных фотонов на энергию фотона, деленное на квантовую эффективность приемника излучения. Технический результат заключается в увеличении точности измерений и обеспечении возможности измерения малых величин мощности излучения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Многоспектральный датчик // 2532650

Изобретение относится к многоспектральному датчику (1), имеющему подложку (2) с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник и с микросхемой, по меньшей мере одно состоящее из антенны (3) и приемника (4) комбинированное устройство для детектирования излучения терагерцового диапазона, по меньшей мере еще один болометр (5) для детектирования излучения средней инфракрасной области спектра и по меньшей мере один диод (6) для детектирования излучения в диапазоне от видимой до ближней инфракрасной областей спектра. Изобретение обеспечивает расширение спектрального диапазона измерений. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Сверхширокоугольная солнечно-слепая фотоприемная головка // 2542641

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается сверхширокоугольной солнечно-слепой фотоприемной головки. Фотоприемная головка содержит две группы линз и расположенную между ними апертурную диафрагму. Первая группа линз имеет отрицательную оптическую силу и состоит из двух отрицательных выпукло-вогнутых менисков и одиночной положительной линзы. Вторая группа линз имеет положительную оптическую силу и состоит из одиночной положительной линзы и двухлинзового склеенного положительного компонента. Линзы выполнены из материалов, хорошо пропускающих ультрафиолетовое излучение. Между отрицательным выпукло-вогнутом мениском и одиночной положительной линзой установлена первая группа фильтров, а между одиночной положительной линзой и апертурной диафрагмой установлена вторая группа фильтров. Технический результат заключается в увеличении углового поля зрения и увеличении дальности обнаружения объектов. 20 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и система для бесконтактного определения радиуса пучка излучения // 2591227

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения радиуса пучка излучения. Предложенный способ включает в себя этапы, на которых источник (2) пучка (20) излучения возбуждает (S1) нагреванием эталон (1) периодическим образом с частотой (f) для получения периодического теплового возбуждения эталона (1). Датчик (3) измеряет (S2) периодическую тепловую реакцию эталона, возникающую в результате периодического теплового возбуждения. Обрабатывающий модуль (4) определяет (S3) фазовое смещение (φ) между периодическим тепловым возбуждением и периодической тепловой реакцией. Причем источник (2) возбуждает эталон на нескольких частотах (f), а обрабатывающий модуль (4) определяет фазовое смещение для каждой из частот (f), определяя таким образом набор значений фазового смещения (φ). Обрабатывающий модуль (4) определяет (S4) минимум φmin фазового смещения (φ) на основе набора значений фазового смещения, определенного таким образом, и определяет (S5) радиус r0 пучка (20) по формуле типа r0=Δ/g(φmin), где Δ - толщина эталона (1), а g - функция, которая зависит от типа пучка (20) нагревающего излучения. Также предложено устройство для реализации указанного способа измерения радиуса пучка излучения. Технический результат - повышение экспрессности метода и обеспечение возможности проводить измерения на пучках крупных размеров. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

Система управления установкой уф-дезинфекции с широкополосными уф-излучателями // 2598938

Изобретение относится к устройству и способу контролирования и управления установками дезинфекции воды, в которых применяют широкополосные УФ-излучатели. Устройство содержит по меньшей мере один широкополосный УФ-излучатель (101), расположенный в водотоке (100), причем устройство включает, по меньшей мере, первый сенсорный УФ-датчик (103), расположенный в массе воды на расстоянии от широкополосного УФ-излучателя (101), причем первый сенсорный УФ-датчик соединен с блоком (105) регулирования, предназначенным для регулирования мощности широкополосного УФ-излучателя (101) или объемного расхода воды через водоток (100). Максимальная чувствительность к УФ-излучению первого сенсорного УФ-датчика (103) составляет от 200 нм до 240 нм диапазона длин волн. В рабочем режиме осуществляют обработку сигнала первого сенсорного УФ-датчика (103), на основе сигнала первого сенсорного УФ-датчика (103) осуществляют расчет УФ-дозы в диапазоне длин волн от 200 до 240 нм. Мерой для расчета мощности установки дезинфекции служит УФ-доза, которую фиксируют по месту первого сенсорного УФ-датчика (103). Технический результат - регулирование биологически активного УФ-С-излучения таким образом, чтобы можно было надежно обеспечить заданную мощность дезинфекции и одновременно сократить избыточный расход электроэнергии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ определения потока излучения трубчатых ламп // 2626813

Изобретение относится к области фотометрических измерений и касается способа определения потока излучения трубчатых ламп. Способ включает в себя измерение энергетической облученности, создаваемой трубчатой лампой на известном удалении от оси лампы, с помощью фотоприемника с косинусной индикатрисой чувствительности, размещенного в точке измерения на перпендикуляре к оси трубчатой лампы, проходящем через ее середину, и вычисление потока излучения лампы. Удаление фотоприемника от оси трубчатой лампы выбирают из неравенства R<h<L, а вычисление потока излучения трубчатой лампы выполняют по расчетному соотношению, связывающему энергетическую освещенность с половиной длины трубчатой лампы L, радиусом трубчатой лампы R и удалением фотоприемника от оси трубчатой лампы h. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 2 ил.

Способ измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения и устройство для его осуществления // 2636256

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения. Способ включает в себя направление пучка лазерного излучения на поверхность пленочного чувствительного элемента, обладающего свойством разделения носителей заряда на поверхности при локальном нагревании. Измерения проводят с помощью первой и второй пары электродов, подключенных к чувствительному элементу. Для определения мощности лазерного излучения измеряют постоянную составляющую разности потенциалов между облученной и необлученной областями чувствительного элемента. Для определения частоты лазерного излучения измеряют переменную составляющую разности потенциалов между облученной и необлученной областями чувствительного элемента. Технический результат заключается в расширении спектрального диапазона и упрощении способа измерений. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.