SU1332201A1 - Фотометрическое устройство дл измерени коэффициентов рассе ни объектов сложной формы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области фотометрии объектов и может быть использовано при измерении их оптических свойств. Цель изобретени  - повышение точности измерений, С этой целью в устройство дополнительно введен второй фотометрический шар, расположенный перед основным (первым) фотометрическим шаром, содержащим объект. Фотоприемник оптически св зан с обоими шарами. Второй дополнительный элемент устройства - расположенный между шарами обтюратор. Специальное выполнение (подбор геометрических размеров и покрытий) лопастей обтюратора и элементов шаров (заглушки; экраны ) , а также подбор частот вращений обтюратора и модул тора источника света позвол ют сократить число операций дл  получени  результата измерени  и повысить его точность. 1 ил. (Л

Description

.Изобретение относитс  к энергетической фотометрии объектов и может быть использовано при оценке их оптических характеристик.

Целью-изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Основной (первый) фотометрический шар 1 снабжен поворотным устройством 2, на котором внутри шара вблизи его центра закрепл етс  исследуемый объект 3 (или эталон рассе ни ) с возможностью изменени  его угловой ориентации в пространстве. Шар 1 имеет два диаметрально противоположных отверсти  4 и 5. Отверстие 4 служит дл  равномерного освещени  объекта 3 однородным по сечению коллимированным пучком света от осветител  6, который содержит источник 7 света,, объектив 8 и модул тор 9. Отверстие 5 имеет размеры больше сечени  пучка света осветител  и предназначено дл  выделени  из шара той части потока-освещающего лучка, котора.  проходит мимо освещаемого тела. Это отверстие может закрыватьс  заглушкой 10, имеющей на внутренней стороне белое диффузное покрытие, идентичное покрытию стенки шара. Между осветителем и основным фотометрическим шаром установлен дополнительный (второй) фотометрический шар 11, также имеющий два отверсти , которые расположены по оптической оси пучка осветител  и размеры которых примерно равны размеру отверсти  4 в основном шаре. Между соседними отверсти ми двух шаров (ближе к отверстию в дополнительном шаре) установлен обтюратор 12, лопасти которого со стороны дополнительного шара имеют белое диффузное покрытие , идентнч:ное покрытию полости этого шара. Фотоприемное устройство (ФПУ) 13 оптически св зано с внутренними полост ми обоих шаров через установленные на их стенках ди;1)фузно пропускающие пластины 14 и 15. ФПУ 13 может содержать, например , фотоэлектрический приемник излучени  и световоды, оптически св зывающие его с пластинами 14 и 15 и представл ющие собой либо зеркальные или линзовые (призменные) оптические системы, либо световолоконные жгуты, либо световые коробы (последние показаны на чертеже). Белый диффузный экран 16 установлен в основном шаре таким образом, чтобы блики света, отраженного от образца (ипи эталона), не , попадали пр мо на диффузную пластину 14. Экран 17 известной площади может вводитьс  в световой пучок осветител  между плоскост ми лопастей обтюратора 12 и отверсти  4 в основном шаре.

0 Измерени  коэффициентов рассе ни  объектов на предлагаемом устройстве ос-уществл ют J предварительно провед  юстировку (настройку) фотоприемного устройства. Целью юстировки  вл етс 

5 выравнивание чувЬтвительности фотоприемного устройства к потокам, приход щим на него из каждого фотометрического шара. Дп  этого при закрытом заглушкой 10 отверсти  5 в основ

0 ном фотометрическом шаре подвижками ФПУ 13, частичным экранированием диффузных пластин 14 и 13 или иными способами добиваютс  равенства сигналов Uj, i соответствующих полному потоку

5 освещающего пучка, модулированного в осветителе 6 модул тором 9 с частотой f , когдг1 пучок свободно проходит через прорезь между лопаст ми обтюратора 12 в отверстие 4 основного ша0 ра и когда он полностью перекрыт лопастью обтюратора. При этом дл  обеспечени  примерного равенства потоков , поступающих на ФПУ из обоих шаров , необходимо, чтобы размеры шаров и оптические свойства покрытий их стенок, а также размеры и оптические свойства диффузных пластин 14 и 15  вл лись идентичными или имели близ - кие параметры, размеры (углы сектод ров) лопастей обтюратора 12 и прорезей между ними должны быть равны. Юстировка заканчиваетс , когда при включенном обтюраторе 12, который дополнительно модулирует световой по ток с частотой f. f вьдходной сигнал ФПУ, пропорциональный разности потоков, поступающих на него из обоих фотометрических шаров, равен нулю (или составл ет некоторую минимальн-ую

величину, характеризующую шумы устройства ) .

5

После выполнени  указанной юстировки между плоскостью отверсти  4 в основном шаре и плоскостью лопастей обтюратора 12 ввод т в световой пучок экран 17 известной площади , включают двигатель обтюратора 12 и

55

на частоте f, модул ции обтюратора

где U и и„

1 полному

К измер ют сигнал V на выходе ФПУ, который при этом равен

у„ к(и„ - и„),

- сигналы на частоте соответствующие потоку освещающего пучка и потоку с экранированием части eroj коэффициент пропорциональности между сигналами , соответствующими одинаковым потокам, модулированным на частотах f и f .

. Затем выключают обтюратор 12, устанавливают на поворотном устройстве 2 эталон рассе ни , снимают за- глзтаку 10 с отверсти  5 в стенке шара 1, и, освеща  эталон пучком света от осветител  6 при выведенной из пучка лопасти обтюратора 12, измер ют сигнал и на выходе ФПУ 1.3 на частоте модул ции f

После этого измерени  закрывают заглушкой 10 выходное отверстие 5 в шаре 1, включают обтюратор 12 и измер ют сигнал Vj на частоте модул ции f2, который по аналогии с измеренным ранее сигналом V, равен

где и

УЗ к(и, - Up,

- измеренный на частоте

марному потоку рассе нного эталоном и неэкранируемого эталоном света, рассе нного на заглушке.

После этого эталон замен ют на исследуемый объект, устанавливают с помощью поворотного устройства 2 необходимое его угловое положение в пространстве и с закрытым заглушкой 10 отверстием 5 при вращающемс  обтюраторе 12 измер ют на частоте fj сигнал V на выходе ФПУ 13, который в этом случае равен

V K(UO - и ),

где и - измеренный на частоте f

сигнал, соответствующий суммарному потоку рассе нного объектом и неэкранируемого объектом света, рассе нного на заглушке.

Затем заглушку 10, закрьтающую отверстие 5, вновь снимают, выключают обтюратор 12, вывод т его лопасть из пучка и без изменени  положени  объекта измер ют на частоте f сигнал и на выходе ФПУ 13. Этот сигнал про

10

порционален потоку, рассе нному объектом . Оба последних измерени  повтор ют при других угловых ориентаци х объекта в пространстве.

По окончании измерений коэффициент рассе ни  объекта 6 rtpи конкретной его угловой ориентации в пространстве относительно направлени  освещени  рассчитывают по формуле

/Ь + MyLl-Yi. V, Aj

5

0

5

где ij - коэффициент рассе ни  эталона

AJ - площадь проекции эталона в плоскости, перпендикул рной оси освещающего пучка. Пример. Рассматриваютс  результаты , полученные на предлагаемой и известной фотометрических установках . Вз ты одни и те же услови  (полированный конус из сплава Д16АТ с диаметром основани  59,5 м и высотой 61 мм, освещаемый под углом 80° к его оси со стороны вершины). Устройство содержит основной фотометрический шар диаметром 600 мм, коллимированный 6с- ветитель с модулированным с несущей частотой f 600 Гц световым пучком и полезной апертурой диаметром 80 мм, фотоприемное устройство на базе ФЭУ-69, а также дополнительный фотометрический шар диаметром 500 мм и обтюратор с огибающей частотой но,; 5 дул цйи f 36 Гц. ФПУ обеспечивает селективное выделение сигналов на обеих этих частотах и их усиление (с разными коэффициентами усилени ). Проведенные измерени  дают следующие

0

3

значени  сигналов: на частоте f U 914 мВ и и 896 мВ, на частоте fj Vj 199 мВ, V 632 мВ и У„ 1597 мВ. Эти сигналы с учетом параметров эталонов 5 0,950, А„

45 16 см, А J 15,9 см дают искомые значени  6 0,742, А 19,97 см (А - площадь проекции объекта), лишь незначительно (соответственно на 1,6 и 1,1%) отличающиес  от полученньпс

50 на известном устройстве значений, ко- тррые равны 6 0,754 и А 19,75см Полученна  величина А 19,97 см ближе к теоретической величине. А 20,35 см.

55

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фотометрическое устройство дл  измерени  коэффициентов рассе ни  объ-

   1332201

   ектов сложной формы, содержащее кол- линированный осветитель с установленным в нем модул тором светового пучка, фотометрический шар с двум  отверсти ми, центры которых и центр фотометрического шара совмещены с оптической осью осветител  и размеры которых не менее размера светового отверсти  осветител , заглушку, уста- новлеиную в дальнем от осветител  отверстии фотометрического шара с возможностью выведени  ее из отверсти  и имеющую белое диффузно отражающее покрытие на поверхности, обращенной внутрь фотометрического шара, непро- зрачньй экран, установленный между осветителем и фотометрическим шаром с возможностью выведени  из пучка, причем размер непрозрачного экрана не бЬлее размера светового отверсти  осветител  , поворотное устройство дл  закреплени  исследуемьпс объектов в центре фотометрического шара, фотоприемное устройство, оптически св - занное с полостью фотометрического шара через установленную в его стенке диффузно пропускающую пластину, и белый диффузно отражающий экран, установлеиньй между центром фотометрического шара и диффузно пропускающей пластиной, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, мезкду осветителем и плоскостью установки непрозрачного экрана устройство дополнительно содержит второй фотометрический шар с двум  отверсти ми, выполненными и расположенными аналогично отверсти м в первом фотометрическом шаре, и механический обтюратор, у которого плоскость лопастей расположена между плоскостью установки непрозрачного экрана и дальним от осветител  отверстием второго фотометрического шара, размер лопастей, равный размеру прорезей между ними, не менее размера этого отверсти , а поверхности лопастей обтюратора , обращенные к осветителю, имеют белое диффузно отражающее покрытие , .причем фотсприемное устройство оптически св зано с полостью второго фотометрического шара через установленную в его стенке диффузно пропускающую пластину, аналогичную пластине, установленной в первом фотометрическом шаре.

   Редактор И.Шулла

   Составитель В.Калечиц Техред М.Ходанич

   Заказ 3825/39 Тираж 776Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор Е.Рошко