Способ измерения светового сигнала

Способ измерения светового сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к фотометрии преимущественио слабых сигналов в видимой области спектра. Цель изобретения - повьшение точности измерения световых потоков. Способ заключается в преобразовании светового потока в последовательность одноэлектронных импульсов, измерении амплитудных распределений темновых и сигнальных импульсов, измерении скорости счета импульсов. превьппающих по амплитуде три разных уровня. При этом первый уровень устанавливают во впадине амплитудного распределения, второй - непосредственно над уровнем собственных шумов усилителя из тракта, регистрации, третий - по максимуму амплитудного распределения. Величину светового потока определянгг решением системы уравнения: п; ot;, ci,2/51 + + a;h;(1 - у), где ап P(h;) + + (h;) -ь/31, P,(h,) 1/2p;(h;)l i 1,2,3 - номер уровня отбора, h- - величина i-ro порога; п,. - интенсивность темновых импульсов, P.r(h) и Р (h) - нормированные на единицу амплитудные распределения темновых . и сигнальных импульсов, Jf - изменение коэффициента усиления за время выполнения измерений; о1 , и о(., - доля темновых и сигнальных импульсов, превышающих по амплитуде i-й уровень, /3 , п - интенсивность сигнальных импульсов при измерении амплитудных распределений при подаче светового потока 1. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л .( Сд g

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (51)4 G 01 J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3937951/31-25 (22) 25.07.85 (46) 30.09.87. Бюл. Ф 36 (71) Белорусский государственный университет им. В,И.Ленина (72) С.В.Холондырев (53) 535.24 (088.8) (56) Кальке Д., Кремер Д. Физические основы единиц измерения, M.: Мир, 1980, с. 137" 150.

Ветохин С.С., Гулаков И.P., Нерцев А.Н. и др. Одноэлектронные фотоприемники. М.: Атомиздат, 1979, с. 144-152. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СВЕТОВОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к фотометрии преимущественно слабых сигналов в видимой области спектра.

Цель изобретения - повышение точности измерения световых потоков.

Способ заключается в преобразовании светового потока в последовательность одноэлектронных импульсов, измерении амплитудных распределений темновых и сигнальных импульсов, измерении скорости счета импульсов, превышающих по амплитуде три разных уровня. При этом первый уровень устанавливают во впадине амплитудного распределения, второй — непосредственно над уровнем собственных шумов усилителя из тракта. регистрации, третий — по максимуму амплитудного распределения. Величину светового потока определяют решением системы уравнения: и; =0 ;,п,+ Ми РI +

+ a;h,(1 — g), где a; = п, (P (h;)+

1/2Р (h;)) + p 1„(Р,(h,) + 1/2Р (Ь;)1

1, 2, 3 — номер уровня отбора, h; — величина i ãî порога; п — интенсивность темновых импульсов, P (h) и P (h) — нормированные на единицу амплитудные распределения темновых и сигнальных импульсов, изменение коэффициента усиления sa время выполнения измерений; o(; и о(; — доля темновых и сигнальных импульсов, превышающих по амплитуде

I f

i-й уровень, P = n /I, n = интенсивность сигнальных импульсов при измерении амплитудных распределений при подаче светового потока I . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

13

Изобретение относится к ())отометрии, конкретнее к способам измерения слабых световых сигналов путем фотоэлектрического преобразования составляющего световой сигнал потока фотонов в последовательность одноэлектронных импульсов, и может быть использовано в спектральном анализе, астрономии, биофизике и др.

Цель изобретения — повышение точности измерения световых сигналов.

На фиг.1 показана блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — амплитудные распределения выходных импульсов фотодетектора.

Способ реализуется следующим образом.

При измерении амплитудных распределений темновых Р (?)) и сигнальР ных 1?, (h) импульсов ФЭУ 1 соответственно либо затемняется, либо на него подается световой поток I от эталонного источника 2. Измерение амплитудных распределений производится с помощью многоканального амплитудного анализатора 3. В процессе измерения Р,(h) вычисляется коэффициент

1 г 1

P = n I,, где n, — интенсивность сигнальных импульсов при подаче светового потока I, Блоки 2 и 3 (фиг. 1) используются только для калибровки фотоприемника. При последу— ющих измерениях анодные импульсы ФЗУ

1, вызванные исследуемым световым потоком I„ усиливаются импульсным усилителем 4 и подаются на входы трех амплитудных дискриминаторов 5-7, имеющих уровни дискриминации соответственно h,, ?),, ?(>. Выходные сигналы дискриминаторов подаются на измерители средней скорости счета, соответственно 8,9 и 10. Пороги амплитудной дискриминации h(, h u

h> обозначают (фиг.2) соответственно поз. 11, 12 и 13; поз. 14, 15 и 16 — соответственно сигнальное, темновое и суммарное амплитудные распределения импульсов ФЭУ.

Поскольку в большинстве случаев изменение интенсивности темновых импульсов п.Р связано с изменением .температуры фотоприемника и не влияет .на форму распределения 15 Р.,(Ь), а изменение коэффициента усиления ФЭУ и импульсного усилителя (вызванное, . например, нестабильностью питающего напряжения) приводит только к "растягиванию" или "сжатию" кривых 14.

41502 2

15 и 16 вдоль оси амплитуды (при фиксированном положении порогов 11, 12 и 13), значения средних скоростей, 5 счета и,, и и п., импульсов, амплитуда которых преп)чшает соответственно пороги h,, h и ?),, будут с точностью до ьпенов первого порядка равны

10 и; = ()(;, n + () ;,)I„+ a;h;(1 — II ), 1 где е; = д,lP,(h;) + -P,(h )j

1Б + ()I„(P (h;) + р Р, (h;)1

I„ — измеряемый световой сигнал;

i — номер порога (i = 1, 2, 3);

n T — интенсивность темновых им2Р пульсов е

Р (h) и P(h) — нормированные на единицу амплитудные распределения, соответственно, темновых и сигнальных импул ьс о в;

25 соотношение коэффициентов усиления усилителя импульсов в момент измерения амплитудных распределений и в момент измерения I () ;,,(х; — коэффициенты, определячп ющие долю, соответственно, темновых и сигнальных импульсов, амплитуды которых превьш ают i-й порог.

В каждом из уравнений (1) первое слагаемое (g n,) учитывает вклад в и; темновой составляющей п, сигнала

ФЭУ, второе слагаемое — сигнальной составляющей P I третье слагаемое— поправку к n „ обусловленную изменением коэффициента усиления. Для уточнения смысла коэффициентов (;,, определяют, например значение

Коэффициент о(. численно равен отношению заштрихованной на фиг ° 2 площади к полной пгощади под кривой

15, соответствующей амплитудному распределению темновых импульсов.

Поскольку в результате одного измерения учитьнзаются нестабильности темнового тока и коэффициента усиления, предпагаемый способ обеспечивает повышение точности измерения световых потоков.

Сигнал дополнительного регистрирующего канала с порогом h, содержит информацию об интенсивности темновых импульсов. Поэтому порог h (первый дополнительный порог) целесообразно устанавливать как можно ниже — непосредственно над уровнем собст аР(Л 134 нбвд шумов усилителя, чтобы практически полностью исключить вклад шума и помех в регистрируемый сигнал и в то же время максимально использовать полезнбпт сигнал, т.е. на уровне 3-х4-кратного значения среднеквадратичной амплитуды шума. Сигнал дополни— тельного регистрирующего канала с порогом h содержит информацию об изменении коэффициента усиления. Поэтому порог h> (ВторОи дОполнительныи пОрог) должен располагаться так, чтобы. с одной стороны, он был как можно дальше от основного порога h а с Э другой — чтобы сигнал был достаточной амплитуды. Таким образом, порог

h целесообразно устанавливать в области максимума одноэлектронного распределения.

Формула изобретения

1. Способ измерения светового сигнала путем преобразования составляющего световой сигнал потока фотонов в последовательность одноэлектронных импульсов, измерения амплитудных распределений темновых импульсов и сигнальных импульсов при подаче эталонного светового сигнала, установки основного порога дискриминации в минимуме амплитудного распределения и последующего измерения интенсивностИ импульсов, превышающих порог, при подаче измеряемого светового сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, предварительно устанавливают первый и второй дополнительные пороги дискриминации, измеряют интенсивности импульсов, превьппающих дополнительные пороги дискриминации, одновременно с измерением интенсивности импульсов, превышающих основной порог, а вели1502 чину измеряемого светового сигнала определяют из решения системы уравне ний

5 (n; =ed;,п, + о ;,PТ, + a;h;(1 - ), гдеа; =и, Р,(11 ) +-Р,(h) +

- pz (р и,.> + - р <Ь.>); — измеряемый световой сигнал; — номер порога (i = 1, 2> 3, — 1 — первый дополнительный порог, 15 — 2 — основной порог; i = 3 — второй дополнительный порог)

Ь вЂ” величина i-го порога;

n — интенсивность темновых импульсов;

Р (h) и Р (h) — нормированные на единицу распределения соответственно темновых и сигнальных импульсов; — соотношение коэффициентов уси„ ления усилителя импульсов в момент измерения амплитудных распределений и в момент измерения I

К;,, М; — коэффициенты, определяющие долю, соответственно, темновых

30 и сигнальных импульсов, амплитуды которых превышают i-й порог;

1= пс 1 — где пс — интенсивность

Тат сигнальных импульсов в момент изме35 Рения амплитудных распределений при подаче эталонного светового пото ка Iyr .

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что первый дополни40 тельный порог устанавливают на уровне 3-х-4-кратного значения среднеквадратичной амплитуды шума и второй дополнительный порог — в области максимума одноэлектронного распределе45

1341502

ЕЕ ЮятиОСлщ

Составитель Е.Маколкин

Техред А. Кравчук

Корректор Л, Патай

Редактор Л.Повхан

Заказ 4428/46 Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4