SU1341502A1 - Способ измерени светового сигнала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к фотометрии преимущественио слабых сигналов в видимой области спектра. Цель изобретени  - повьшение точности измерени  световых потоков. Способ заключаетс  в преобразовании светового потока в последовательность одноэлектронных импульсов, измерении амплитудных распределений темновых и сигнальных импульсов, измерении скорости счета импульсов. превьппающих по амплитуде три разных уровн . При этом первый уровень устанавливают во впадине амплитудного распределени , второй - непосредственно над уровнем собственных шумов усилител  из тракта, регистрации, третий - по максимуму амплитудного распределени . Величину светового потока определ нгг решением системы уравнени : п; ot;, ci,2/51 + + a;h;(1 - у), где а- п P(h;) + + (h;) -ь/31, P,(h,) 1/2p;(h;)l i 1,2,3 - номер уровн  отбора, h- - величина i-ro порога; п,. - интенсивность темновых импульсов, P.r(h) и Р (h) - нормированные на единицу амплитудные распределени  темновых . и сигнальных импульсов, Jf - изменение коэффициента усилени  за врем  выполнени  измерений; о1 , и о(., - дол  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

Description

Изобретение относитс  к фотометрии , конкретнее к способам измерени  слабых световых сигналов путем фотоэлектрического преобразовани  составл ющего световой сигнал поток фотонов в последовательность одно- электронных импульсов, и может быть использовано в спектральном анализе астрономии, биофизике и др.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  световых сигналов.

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

Способ реализуетс  следующим образом .

При измерении амплитудных распределений темновых Р (h) и сигнальных I(.(h) импульсов ФЭУ 1 соответственно либо затемн етс , либо на него подаетс  световой поток 1, от эталонного источника 2. Измерение амплитудных распределений производитс  с помощью многоканального амплитудного анализатора 3. В процессе измерени  РС(Ь) вычисл етс  коэффициент П(,/1, где п - интенсивность сигнальных импульсов при подаче светового потока 1, , Блоки 2 и 3 (фиг.1) используютс  только дл  калибровки фотоприемника. При последу- измерени х анодные импульсы ФЗУ 1, вызванные исследуемтзШ световым потоком .(, усиливаютс  импульсным усилителем 4 и подаютс  на входы тре амплитудных дискриминаторов 5-7, имеюштих уровни дискриминации соответственно h|, h, hj. Выходные сигналы дискриминаторов подаютс  на измерители средней скорости счета, соответственно 8,9 и 10. Пороги амплитудной диcкpим iнaции h, , h,2 и h,, обозначают (фиг.2) соответственно поз. 11, 12 и 13; поз. 14., 15 и 16 - соответственно сигнальное, темновое и суммарное амплитудные распределени  импульсов ФЭУ.

Поскольку в большинстве случаев изменение интенсивности темновых импульсов п св зано с изменением .температуры фотоприемника и не вли е . на форму распределени  15 Р. (Ъ.), а изменение коэффициента усилени  ФЭУ и импульсного усилител  (вызванное, например, нестабильностью питающего напр жени ) приводит только к раст гиванию или сжатию кривых 14.

15 и 16 вдоль оси амплитуды (при .фиксированном положении порогов 11, 12 и 13), значени  средних скоростей.

счета п ,,

п и

импульсов.

1МПлитуда которых превьшшет соответственно пороги h,, h,; и hj, будут с точностью до равны

J членов ттервот о пор дка

п

о(,;, п + (,+ a;h;(1-p, где а; п,р, (h;) + |Рт(Ь;) +

+ pi,p,(h;) +1 Р:(Ь,Л

J

(1)

0

5

5

1у - измер емый световой сигнал;

i - номер порога (i 1, 2, 3);

и т - интенсивность темновых импульсов;

P(h) и P(h) - нормированные на единицу амплитудные распределени , соответственно, темновых и сигнальных импульсов;

(f - соотнощение коэффициентов усилени  усилител  импульсов в момент измерени  амплитудных распределений и в момент измерени  1,;

, ,0.;. - коэффициенты, определ - 0 ющие долю, соответственно, темновых и сигнальных импульсов, амплитуды которых превьшшют L-Й порог.

В каждом из уравнений (1) первое слагаемое (oi; п) учитывает вклад в п; темновой составл ющей п сигнала ФЭУ, второе слагаемое - сигнальной составл ющей ply, третье слагаемое- поправку к П; J, обусловленную изменением коэффихщента усилени . Дл  д уточнени  смысла коэффициентов oi,-, ,

oi; определ ют, например значение йi. Коэффициент (У1,г численно равен отнощению заштрихованной на фиг.2 площади к полной площади под кривой 15, соответствующей амплитудному распределению темновых импульсов.

Поскольку в результате одного измерени  учитываютс  нестабильности темнового тока и коэффи11;иента усилени , предлагаемой способ обеспечивает повышение точности измерени  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-прн5

0

5

13

ны шумов усилител ,- чтобы практически полностью исключить вклад шума и помех в регистрируемый сигнал и в то же врем  максимально использовать полезньй сигнал, т.е. на уровне 3-х- 4-кратного значени  среднеквадратичной амплитуды шума. Сигнал дополнительного регистрирующего канала с порогом h, содержит информацию об изменении коэффициента усилени . Поэтому порог hj (второй дополнительный порог ) должен располагатьс  так, чтобы, с одной стороны, он был как можно дальше от основного порога h, ас другой - чтобы сигнал был достаточной амплитуды. Таким образом, порог h 2, целесообразно устанавливать в области максимума одноэлектронного распределени .

Claims (1)

1. Способ измерени  светового сигнала путем преобразовани  составл ющего световой сигнал потока фотонов в последовательность одно- электронных импульсов, измерени  амплитудных распределений темновых импульсов и сигнальных импульсов при подаче эталонного светового сигнала, установки основного порога дискриминации в минимуме амплитудного распределени  и п оследующего измерени  интенсивности импульсов, превьш1ающих порог, при подаче измер емого светового сигнала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, предварительно устанавливают первый и второй дополнительные пороги дискриминации , измер ют интенсивности импульсов, превьшающих дополнительные пороги дискриминации, одновременно с измерением интенсивности импульсов, превышающих основной порог, а вели1502

чину измер емого светового сигнала определ ют из решени  системы уравнений

(п; i,n + , + a;h;(1 -j) ,

где a; n,p(h;) + 5P|(h. ) +

10

pl,p,(h.,) -. 1 P:(h.);

. I - измер емьм световой сигнал;

i - номер порога (i 1, 2 3, i 1 - первый дополнительный порог, основной порог; второй дополнительный порог);

h J - величина i-ro порога;

п - интенсивность темновых импульсов;

Р (h) и PJ. (h) - нормированные на единицу распределени  соответственно темновых и сигнальных импульсов;

jf - соотношение коэффициентов уси- лени  усилител  импульсов в момент измерени  амплитудных распределений ив момент измерени  I,;

, i 2 коэффициенты, определ ющие долю, соответственно, темновых и сигнальных импульсов, амплитуды

которых превьш ают 1-й порог;

п

i,T

ПлI

--- , где п. интенсивность

сигнальных импульсов в момент изме- 25 рени  амплитудных распределений при подаче эталонного светового пото ка 1эт .

2, Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что первый дополни- 40 тельный порог устанавливают на уров- не З-х-4-кратного значени  среднеквадратичной амплитуды шума и второй дополнительный порог - в области максимума одноэлектронного распределе- .

Веройтиост

11 12

Фиб. Z

Редактор Л.Повхан

Составитель Е.Маколкин Техред А.Кравчук

Заказ 4428/46Тираж 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

;j Амплитуда

Корректор(Л.Патай