Фотометр

(51)5 6 01 ) 1 ОУИТЕТ ТКРЫТИЯУ ГОСУДАРСТВЕННЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ЕТЕ ПИСАН Б У СВИДЕТЕЛЬСТ АВТОР(56) Гуревич М.Матомиздат, 1983Гершун А.А,метрии и светофизико-матемс.211 - 217,л. йг 32энергетиче ии институт Фотометри с.169 в 1.Избранные т ехнике. - М тической л,: Гос,ит-ры,Изобретение относится к светотехнике, в частности к фотометрам, работающим по принципу независимости результатов измерения силы света от расстояния до излучающего объекта.Известны фотометры, работающие по телецентрическому методу, основанному на выделении с помощью линзы светового потока, распределяющегося от источника излучения внутри малого телесного угла, и определении таким образом силы света источника излучения в соответствующем направлениии.Основными недостатками таких фото- метров являются большая масса линзы при фотометрировании крупно.абаритных источников излучения, высокие требования, предьявляемые к точности изготовления линзы, и ее высокая стоимость, невысокая точность измерений из-за больших углов падения световь 1 х лучей от источника излучения. на приемник и неравномерного распределения измеряемого излучения по поверхности приемника.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является фотометр, в котором для выделения внутри малого те(54) ФОТОМЕТР(57) Сущность изобретения: описан фото- метр с повышенной точностью измерений силы света с малых расстояний, Фотометр, работающий по телецентрическому методу, имеет зеркальный отражатель. поверхность которого обеспечивает падение света на приемник излучения под небольшими углами. 1 ил. лесного угла светового потока. распространяющегося от источника излучения используют параболоидный отражатель.Фотометр содержит размещенные последовательно на опгической оси источник излучения, зеркальный отражатель с образующей пове 1 охностью, описываемой уравнением у= е х . где я и а - действительныеАйм числа, и оптически сопряженный с зеркальным отражателем фотоприемник с чувствительной поверхностью, установленной перпендикулярно оптической оси. Лучи света, распространяющиеся от источника излучения вдоль оси зеркального отражателя, собираются в его фокусе, в котором расположен приемник излучения. Недостатком этого фотометра является невысокая точность измерений из-эа того, что лучи падают на приемник излучения под большими углами и измеряемое излучение неравномерно распределяется по поверхности источника излучения, а также наличие погрешности измерений, вызванной экранированием приемником части светового потока, падающего на зеркальный параболоидный отражател ь.1758445 го лицевая поверхность его механически и электрически отполирована и подвергнута альзак-процессу, что обеспечило коэффициент отражения равный 0,85, Зеркальный от ражатель 1 вместе в растром б установленна фотометрической скамье (не показана), а на расстоянии Р = 94 мм от его вершины на оптической оси отражателя 1 также на фото- метрической скамье установлен приемник 2 10 излучения, укрепленный на поворотном механизме 5, В качестве приемника 2 излучения использовался селеновый фотоэлемент, в качестве регистрирующего прибора 4 - микроамперметр, предварительно програ дуированный по эталону силы света. Поворотный механизм 5 представляет собой червячную пару с пластиной, на одной из поверхностей которой укреплен фотоэлемент, Поворот, приемника 2 излучения с по мощью поворотного механизма 5 позволилучесть экранирующую часть светового потоьного отражателя, пр ины зерк от вершэтом,1 пк-1 и К где К = Ой.На чертеже схематично изображен фотометр для измерения силы света с малых расстояний, 3Фотометр содержит последовательно установленные на оптической оси зеркальный отражатель 1, профиль которого описывается уравнением у = е х, распо 1/ложенный на расстоянии Р от вершины от ражателя 1 фотоприемник 2 излучения и источник 3 излучения, а также регистрирующее устройство 4, поворотный механизм 5 и растр б, Растр б может быть выполнен, например, в виде ряда параллельных одна 4 другой плоских пластин с соосными отверстиями. Вывод уравнения для определения расстояния Р приведен ниДля упрощения в далР =2 А и б =2 а.Если а= 1, то, как будет показано ниже, А2 а, где 2 А - диаметр зеркального отражателя. 2 а - диаметр приемника 2 излучения, Имея в виду, что реальные значения 2 а не превышают 100 - 150 мм, диаметр зер кального отражателя 1 и, соответственно, наибольший габаритный размер источника 3 излучения также не должны превышать 200-300 мм, На практике же их размеры значительно выше, 5Макетный образец фотометра выполнен следующим образом.Зеркальный отражатель 1 изготовлен из алюминия методом выдавливания, после чеже.ьнейшем примем4 но ение уравнения про- де Цель изобретения - повышение точности измерений,Указанная цель достигается тем, что в фотометре, содержащем размещенные последовательно на оптической оси источник излучения, зеркальный отражатель диаметром О с образующей поверхностью, описываемой уравнением у = е х, где я и а -1/М действительные числа, и оптически сопряженный с зеркальным отражателем фото- приемник с диаметром чувствительной поверхности д, установленной перпендикулярно оптической оси, фотоприемник установлен на расстоянии(, р-) 1 (-)(к "-)+ Р=12 (Г а,Фотометр работает следующим оом,5 От источника 3 лучи 7, 8 падают на зеркальный отражатель 1. Краевой луч 8, параллельный оси ОХ, падает на край зеркальногоотражателя 1 и, отразившись от него, попадает на край приемной поверхности прием 0 ника 2 излучения. В свою очередь луч 7,параллельный оси ОХ, касаясь приемника 2,попадает на отражатель 1 и, отразившись отнего, в центр приемника 2. Все остальныелучи, посылаемые источником 3 параллель 5 но оси ОХ и располагающиеся между лучами7 и 8, попадают на приемник 2 излученияравномерно от его края к середине. Параллельные оси ОХ лучи света от источника 3выделяются растром б. Схема хода лучей,0 обеспечиваемая зеркальным отражателем1, приводит к уменьшению углов падения наприемник 2 отраженных от зеркального отражения лучей света и распределению измеряемого излучения равномерно по всей5 поверхности приемника 2 излучения, что всвою очередь повышает точность измерений,Для обеспечения описанного хода лучей уравнение профиля зеркального отра 0 жателя 1 должно иметь вид у = я х, где я и1/Ьа - константы.Рассмотрим решение дан й задачи вобщем виде.Будем искать реш5 филя отражателя в виу=Я х1 Ф,уЬС Ог Ых=- (у)=усимеему = я а у(4) Аналогично для луча 8 гп 1 х + п 1 ху = К 1 гп 1 гх + пгху = Кг, г и по правилу Крамера 30 т,К,г. п 1 Кг ХУ= - =в, и,г Ь Х= - = Ьщ,п п 1 г п 2 35 2-Б ле 1 и К - 11+пКа 2. 2 1 -и 1 к - 11 а к"0 ше илиг ет быть бол при а= 2 1(х домо не да реш Ь 2 а К - К+ Л=з - 4 Кгс-г читЛ 0-)К -К+1 5 18 По стУравнение отраженного луча от какойлибо точки (Х 1, У 1) зеркального отражателяимеет видЛУ х 1у - у 1 = . - (х, х 1)1 - (у (х 1В частности, для луча 72 ЕдЫф"г-гк (7б агде Р - расстояние от вершины зеркальногоотражения до приемника излучения;а до"Я -2 м а о" РЕ=а й(с)= (А-а) а -2 А а (2) МВводя неизвестные г = х, Р = у в систему уравнений (1) и (2), можно записать при соответствующих обозначениях: тсюАах= асдсГ, д 1,р ---д 1 асд 1 д Очевидно, что решение существует(=)Л 1Л имеют одинаковый знак. Выявим, при каких условиях это возможно. Положив А/а=К, получим если 0 а 2,При этом а не мож равно двум, так как уже - парабола, которая зав ния, Далее: 1 п(К - 11 1 п(К - 11и К - 125 Поскольку 1 +пКа 2 иК 1 товыражение в квадратных скобках положительно и, значит, ЛгО. С учетом (3) получаем окончательно 1 М 1-1,ы 2-,а К - 1)+а ККг-+ К 1-к а - любое действительное число, удоворяющее условию Таким образом, лучи света от источника 3 излучения, параллельные оси ОХ. проходя через растр б, падает на поверхность отражателя 1 и, отражаясь от него, распределяют измеряемое излучение с уменьшенными углами падения лучей на приемник 2 равномерно по всей поверхности приемника. Величина освещенности Е 1 приемника будет пропорциональна силе света части источника 3 света, так как приемник 2 излучения частично экранирует источник излучения. Экранируемую часть потока от источника 3 измеряют путем поворота приемника 2 на0 с помощью поворотного механизма 5.лученная в этом случае на его поверхнои величина освещенности Ег в сумме с