Способ измерения яркости искусственных протяженных светящихся образований в ионосфере

(51)5 6 01 3 1 8447 А ЕТЕН ВТОР физике и змерения х участках я облаков, дении акк ге руемых в наблюдеьных при- ителями ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЪСТВУ(56) Абраменко А.Н, и др, Телевизионнаяастрономия. М,: Наука, 1983, с,217.Ивченко И,С. Эволюция плазменныхнеоднородностей. создаваемых в ионосфере при кумулятивной инжекции бария; Дисканд, ф.-м:наук, Киев, 1982, с.60-65. Изобретение относится о ожет быть использовайо для и нергетической яркости в отдельны пектра искусственных светящихс бразуемых в ионосфере при проветивных экспериментов и регистри процессе наземных оптическихний с помощью высокочувствителемников изображений с усиляркости,Известен способ калибровки телевизионных изображений протяженных астрономических объектов с помощью ступенчатого ослабителя, позволяющий производить только относительные измерения яркости.Известен способ измерения яркости искусственного бариевого облака путем построения характеристической кривой по внефокальным изображениям звезд, зарегистрированным без фильтра, и последующего определения нуль-пункта калибровочной(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЯРКОСТИ ИСКУССТВЕННЫХ ПРОТЯЖЕ:ЕЙНЫХ СВЕТЯЩИХСЯ ОБРАЗОВАНИЙ В ИОНОСФЕРЕ (57) Использование: фотометрические измерения в геофизике, Сущность изобретения: телевизионным способом регистрируют внефокальные изображения обьекта и ближайшей звезды-стандарта в выделенных участках спектра при ступенчатом изменении диаметра иэображений звезды и соответствующих изменениях ее яркости, обеспечивая 10-15 градаций. Для построения калибровочной кривой определяют телесный угол, соответствующий проекции каждого внефокального изображения на небесную сферу, и находят их заатмосферную энергетическую яркость. 2 ил,кривой по фокальным изображениям звезд, зарегистрированным с фильтром,Недостатками известного способа являются как сложность его осуществления, так и сложность учета ошибок измерений: для калибровки изображений обьекта по яркости требуется дважды регистрировать звезды, причем в разных режимах использования входной оптики; используются фокальные изображения эвезд, структура которых (как точечных обьектов) не соответствует структуре иэображения протяженного объекта; при фотометрии фокальных изображений звезд применяется единица яркости "звездная величина". что требует введения поправок за спектральный класс каждой звезды и служит одним из источников ошибок; измерение эвезд приходится выполнять по всей площади рабочего поля приемника изображений, что снижает точность измерений из-за неоднородностей50 поля и геометрических искажений, значительно возрастающих от центра поля к краю.Цель изобретения - повышение точности измерений,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему наземную регистрацию иэображений искусственных светящихся объектов и близлежащих звезд в выделенных участках спектра телевизионным методом, построение калибровочных кривых по измерениям изображений звезд и определение яркости обьектов, в тех же участках спектра регистрируют внефокальные изображения расположенной вблизи обьекта звезды с известным распределением энергии в спектре при 10-15-ступенчатом изменении их диаметра до предельно регистрируемой яркости на фоне свечения неба, измеряютуровень сигнала в каждом зарегистрированном внефокальном изображении звезды относительно уровня фона и определяют телесный угол, соответствующий проекции каждого внефокального изображения на небесную сферу, определяют заатмосферную энергетическую освещенность от звезды в каждом выделенном участке спектра по известному распределению энергии в ее спектре и определяют заатмосферную энергетическую яркость, соответствующую каждому внефокальному изображению звезды по измеренным значениям телесных углов, строят калибровочную кривую по измеренным значениям сигнала и определенным значениям яркости для каждого выделенного участка спектра, измеряют уровень сигнала в зарегистрированных изображениях объекта относительно фона и по калибровочным кривым определяют яркость объекта в каждом выделенном участке спектра,Предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки: изображения как объекта, так и расфокусированной звезды регистрируют в выделенных узких участках спектра, для построения калибровочной кривой внефокальные изображения одной звезды регистрируют при ступенчатом изменении их площади, а следовательно, и яркости.Использование внефокальных изображений звезды, зарегистрированных в выделенных участках спектра, устраняет присущую известному способу систематическую ошибку из-за использования для калибровки протяженного обьекта точечных стандартов яркости.Осуществление калибровки по внефокальным изображениям одной звезды обеспечивает однородность измерений и уменьшение ошибок, поскольку не требуется вводить поправки, как по известномуспособу, за спектральный класс каждойиспользуемой звезды, и минимальны по 5 грешности, связанные с неоднородностьючувствительности рабочего поля приемникаизображений и с его геометрическими искажениями, так как в отличие.от известногоспособа используется только один участок10 поля.Ступенчатое изменение яркости внефокальных изображений звезды дает возможность соединить построение характеристической кривой по принципу ступенчато 15 го ослабителя с калибровкой по звезднымстандартам яркости и благодаря этому производить калибровку яркости протяженногообъекта в энергетических единицах, исключив различные искажающие факторы, при 20 сущие известным методикам калибровки.Предлагаемый способ реализован прирегистрации искусственных ионосферныхоблаков с помощью телевизонной системына передающей трубке суперизокон ЛИ 80425 с чувствительностью 510 лк (разрешение300 телевизионных линий), В рассматриваемых примерах входной объектив телевизионной камеры Телиос" (Г = 85 мм, 1;1,5)обеспечивал поле зрения 12 х 16. Перед30 объективом был установлен интерференционный фильтр для выделения излученияионизированного бария (1=455 нм), Регистрация изображения с экрана ТВ-монитораосуществлялась кинокамерой РФКна не 35 гативную кинопленку НК, НК-З, КН,Плотности почернений на негативах с изображениями изучаемых объектов и звезд -стандартов яркости измерялись в лаборатории на микрофотометре,40 Построен ряд калибровочных кривых поизмерениям зарегистрированных внефокальных изображений стандартных звезд:Вега (а 1 уг, 0,03 ), Денеб ( а Суо, 1,25") иАльтаир (а Ац, 0,76 ), Распределение энер 45 гии в спектре каждой из этих эвезд Е представлено на фиг, 1, где также показанораспределение энергии в спектре каждойзвезды с учетом кривой пропускания фильтра. Для каждой из названных эвезд, зарегистрированных 08,08,88 в 22:16 - 22:28 летнего московского времени, измерена одна серия внефокальных изображений в центре поля зрения, а другая - после смещения изображения звезды по горизонтали на 1/3 расстояния центр-край поля зрения, Калибровочные кривые для центральной части поля зрения (сплошные линии на фиг. 2) проходят выше кривых для смещенных изо 1758447бражений (пунктир), Это связано со снижением чувствительности рабочей площади приемника изображений от ее центра к краю. В среднем по измерениям трех звезд снижение чувствительности в области длин волн Л =455 нм составляет ,144-5)%, Разброс точек, по которым построены калибровочные кривые, показывает возможность получения достаточно надежного положения и хода калибровочной кривой по 10-15 точкам, что в 2 - 3 раза меньше, чем по известному способу. Перекрываемый динамический диапазон10, При построении одной калибровочной кривой используется 10 рабочей площади приемника (максимальный диаметр внефокального изображения 5 - 6 град.), Регистрация одной серии внефокальных изображений занимает 1-2 мин.После приведения к зенитному расстоянию г= 21 (Денеб) калибровочных кривых, построенных по Веге (к = 10 ) и Альтаиру (г = 42 О), разброс точек относительно средних значений яркости В при фиксированных значениях уровня сигнала не превышает + 10%. С такой точностью, следовательно, может быть произведена калибровка яркости протяженного обьекта, если зенитные углы звезды и объекта отличаются не более чем на 20,Калибровочные кривые были использованы для определения яркости искусственного облака в ионосфере, состоящего из ионов бария,и определения концентрации ионов и их полного количества в облаке,Предлагаемый метод применяли также для определения яркости свечения неба в выделенных участках спектра (по близким по яркости внефокальным изображениям звезды) и для исследования характеристик приемника изображения: пороговой освещенности,неоднородностей поля в разных участках спектра.Предлагаемый способ может быть использован также для измерений яркости других заатмосферных источников света - метеоров, полярных сияний, комет, как при наземной, так и при заатмосферной регистрации. Процедура калибровки, обеспечиваямаксимальное соответствие условий прохождения оптического излучения от объекта и от используемого стандарта позволяет, 5 кроме повышения точности измерений, определять характеристики атмосферы и приемника изображений в условиях конкретного эксперимента. 10 Формула изобретенияСпособ измерения яркости искусственных протяженных светящихся образований в ионосфере, включающий наземную регистрацию их изображений и близлежащей 15 звезды в выделенных участках спектрателевизионным методом, построение калибровочных кривых по измерениям изображений эвезд и определение яркости объектов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 20 целью повышения точности измерений, регистрируют в тех же участках спектра внефокальные изображения расположенной вблизи объекта звезды с известным распределением энергии в спектре при 10-15-сту пенчатом изменении диаметра еевнефокальных изображений до предельно регистрируемой яркости на фоне свечения неба, измеряют уровень сигнала в каждом зарегистрированном изображении звезды 30 относительно уровня фона, определяют телесный угол, соответствующий проекции каждого внефокального иэображения на небесную сферу, определяют заатмосферную энергетическую освещенность от звезды в 35 каждом выделенном участке спектра по известному распределению энергии в спектре звезды, определяют заатмосферную яркость, соответствующую каждому внефокальному изображению звезды по 40 измеренным значениям телесных углов,строят калибровочную кривую по измеренным значениям сигнала и определенным значениям яркости внефокальных изображений для каждого выделенного участка 45 спектра, измеряют уровень сигнала в пределах изображения объекта относительно фона и по калибровочным кривым определяют яркость объекта в каждом выделенном участке спектра.а .й 1 ОД 10 1ЯРКОСТЬ В, ЭРГ/СН С СРФиг. 2 оставитель А, Евтушевскийехред М,Моргентал Корректор С. Патруше дактор А, Огар каз 2991 ВНИИПИ Тираж арственного комите 113035, МоскваПодписноепо изобретениям и открытиям при ГК-35, Раушская наб 4/5 Производстве здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина