Способ измерения светового сигнала

(51) 4 С БРЕТЕН ЕЛЬСТВ азных ь устаогоедст- мов рственина 1 й Д. Физическиея, М.; Мир,ектронньдат, 19 е фотоО СИГ я к фото" абых сигимущественно идимой областиетрии налов в в ектра нос Спо змерения св пот товых в прео послед ых имп б заключает азо и ового поток ост электрон мплитуднь сигналь орости с из- ий льс ед ел мерении а темновых мерении с и импульсо в льс ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ А ВТОРСНОМУ СВИ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СВЕТОВОГНАЛА(57) Изобретение относитс изобретения - повышение превышающих по амплитуде три р уровня. При этом первый уровен навливают во впадине амплитудн распределения, второй - непоср венно над уровнем собственных шу усилителя из тракта, регистрации, третий - по максимуму амплитудного распределения. Величину светового по тока определяют решением системы уравнения: п, = о;,и + М, 31 + + а;Ь,(1 - ), где а; = п, Р Ь;)+ + 1/гР,и;)Д + Р ТР,(Ь,)+ 1/гР,(Ь,.1,2,3 - номер уровня отбора,Ь; - величина 1-го порога; п - интенсивность темновых импульсов, РЬ) и Р Ь) - нормированные на еди ницу амплитудные распределения темновых,и сигнальных импульсов,изменение коэффициента усиления за время выполнения измерений; М;, и с; - доля темновых и сигнальных импульсов, превышающих по амплитуде1-й уровень,= пс/1 , и - интенсивность сигнальных импульсов при измерении амплитудных распределений при подаче светового потока 1. 1 з.п ф-лы, 2 ил.13Изобретение относится к Фотометрии, конкретнее к способам измерения слабых световых сигналов путем фотоэлектрического преобразования составляющего световой сигнал потока Фотонов в последовательность одно- электронных 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 (Ь) и сигнальтных е,(Ь) импульсов ФЭУ 1 соответственно либо затемняется, либо на него подается световой поток 1 от эталонного источника 2. Измерение амп - литудных распределений производится с помощью многоканального амплитудного анализатора 3. В процессе измерения Р,(Ь) вычисляется коэффициент11= и, 1 где и, - интенсивность сигнальных импульсов при подаче светового потока 1 . Блоки 2 и 3 (Фиг.1) используются только для калибровки фотоприемника. При последующих измерениях анодные импульсы ФЗУ 1, вызванные исследуемым световым потоком 1, усиливаются импульсным усилителем 4 и подаются на входы трех амплитудных дискриминаторов 5-7, имеющих уровни дискриминации соответственно Ь Ь Ь . Выходные сигналы дискриминаторов подаются на измерители средней скорости счета, соответственно 8,9 и 10. Пороги амплитуднои дискриминации Ь Ь и Ьз 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 случаен изменение интенсивности темновых импульсов ид. связано с изменением температуры фотоприемника и невлияет .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. 4150215 и 16 вдоль оси амплитуды (приФиксированном положении порогов 11,12 и 13), значения средних скоростей, 5счета ии и и импульсов амплитуда которых прещпцает соответственно пороги Ь Ь и Ь, будут сточностью до ьпенов первого порядкаравны10 и, = м,и + м; 1+ а;Ь,(1 - ),1 - измеряемый световой сигнал;номер порога ( = 1, 2, 3);ит - интенсивность темновых им пульсовР (Ь) и Р(Ь) - нормированные наединицу амплитудные распределения,соответственно, темновых и сигнальных импульсов;25 соотношение коэффициентовусиления усилителя импульсов в момент измерения амплитудных распределений и в момент измерения 1;- коэффициенты, определяд 0 ющие долю, соответственно, темновыхи сигнальных импульсов, амплитудыкоторых превышают -й порог.В каждом из уравнений (1) первоеслагаемое (,и,) учитывает вклад в 35 и; теми овой с оставляющей и, сиг налаФЭУ, второе слагаемое - сигнальнойсоставляющей Р 1, третье слагаемое -поправку к иобусловленную изменением коэффициента усиления. Дляуточнения смысла коэффициентов К;определяют, например значением, . Коэффициент о, численно равенотношению заштрихованной на фиг2площади к полной пгощади под кривой15, соответствующей амплитудному распределению темновых импульсов.Поскольку в результате одного измерения учитываются нестабильноститемнового тока и коэффициента усиления, предлагаемый способ обеспечивает повышение точности измерения световых потоков.Сигнал дополнительного регистрирующего канала с порогом Ь, содержитинформацию об интенсивности темновыхимпульсов. Поэтому порог Ь, (первыйдополнительный порог) целесообразноустанавливать как можно ниже - непосредственно над уровнем собстдн 3 134 ньх шумов усилителя, чтобы практически полностью исключить вклад шума и помех в регистрируемый сигнал и в то же время максимально использовать полезньп сигнал, т.е. на уровне 3-х-кратного значения среднеквадратичной амплитуды шума. Сигнал дополни - тельного регистрирующего канала с порогом Ь содержит информацию об изменении коэффициента усиления. Поэтому порог Ь (второй дополнительный порог) должен располагаться так, чтобы, с одной стороны, он был как можно дальше от основного порога Ь , а сЭ другой - чтобы сигнал был достаточной амплитуды. Таким образом, порог Ьцелесообразно устанавливать в области максимума одноэлектронного распределения.Формула изобретения1. Способ измерения светового сигнала путем преобразования составляющего световой сигнал потока фотонов в последовательность одно- электронных 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 вели 1502чину измеряемого светового сигнала определяют из решения системы уравненийй5 (и, = ;, и, + о;, 1, + а; 1; (1 -),где а, = и, Р,(Ь ) + -Р,(1,) +1, 1 - измеряемый световой сигнал;- номер порога (1 = 1, 2 3,- 1 - первый дополнительный порог, 151 = 2 - основной порог; 1 = 3 - второй дополнительный порог)Ь - величина 1-го порога;и- интенсивность темновых импульсов20Р, Ь) и Р,(Ь) - нормированные наединицу распределения соответственнотемновых и сигнальных импульсов;- соотношение коэффициентов уси ления усилителя импульсов в моментизмерения амплитудных распределенийи в момент измерения 1;К; М; - коэффициенты, определяющие долю, соответственно, темновых 30и сигнальных импульсов, амплитудыкоторых превышают -й порог;пс 1- где и - интенсивностьТатсигнальных импульсов в момент измеЗ 5 рения амплитудных распределений приподаче эталонного светового потока 1 эт2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что первый дополни тельный порог устанавливают на уровне 3-х-кратного значения среднеквадратичной амплитуды шумаи второйдополнительный порог - в области максимума одноэлектронного распределе ф1341502 ЕЕЮятиОСль ц Ащлцщ 0 12 Составитель Е.Маколктор Л.Повхан Техред А.Кравчук Ред Патай рек Заказ 442 одписно оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 8/46 Тираж 776 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 113035, Москва, .Ж, Раушская