Инфракрасный радиометр

ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ Союз советских Социалистических Республик(32) Приоритет -51) М. Кл. С 011 5/О сударственныи комитет авета Миниотрое СССР во делам ибобреенийи открытий ликовано 14.06.75 юллетснь22) УДК 536.5(088.8 ата опубликования описания 25.12.75 2) Авторыизобретения1) Заявитель А. Вербицкий и Е. С. Стогниег нинградский ордена Ленина электротехнический институ им. В. И. Ульянова (Ленина)54) ИНФРАКРАСНЫЙ РАДИОМЕ г сила излучения ооьектя;сила излучения фона, це заэкрацированного объектом.Искомая величина равна разности цзмере 5 рсццых значений, т. е.Л 1 = (1 ,р+ 1 ,о) - 1 (1)Однако тякоц 1)ядиомстр при нзме 1 ицнштепловых контрастов це обеспечивает получе 10 ция достоверных результатоз прн измененииугла вертикального визирования прп корректировке наводки или вследствие качки при установке аппаратуры ца подвижном носителе,например корабле.15 Действительно, при любом изменении угла визирования будут изменяться соотношсция воздушной и водной (или земной) частейфона (фиг. 1). Следовательно, рязличнымцбудут и величины фоновых излучений 1, и20 1,б, входящие в конечное выражение (1),измеряемые в различные моменты времени.Возникающая при этом погрешность изме.реций может быть весьма зцачительцой, таккяк даже прц установке радпометра ца гиро 25 стабилизированной платформе нестабильность визирования достигает -6 т. д , что надистанции 5 км дает вертикальное смещениеполя зрения до +30 м,Конструкция радиометра не обеспечиваетЗ 0 автокомпенсяцию фонового излучения прп цзде 1 -екта 1 Ф . Определяю в поле зрениясилу излученибъектяф1 об прц наличпг Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения тепловых контрастов в естественных и лабораторных условиях по их собственному ИК-излучению.Радиометр мокнет найти широкое применение в различных областях техники, в частности, при выявлении перегретых участков печей для обжига цемента, сравнении излучения отдельных деталей, узлов электронных схем и элементов схем с аналогичными, находящимися в допустимом тепловом режиме; при выявлении трасс трубопроводов и мест нарушения их герметичности по тепловому контрасту с окружающей поверхностью Земли,Известны инфракрасные рядиометры, со стоящие из зеркального обьектива, выполненного по схеме Кассегрена, зеркального модулятора, дополнительного зеркала, источника опорного излучения, оптического фильтря фотоприемника и регистрирующего усилителя.Измерение контрастной силы излучения объекта такими радиометрами производится по следующей схеме:Определяют силу излучения фона без объ:1.Я.й" тц 47390650 55 60 65 3менении его величины, Поэтому при высокойчувствительности радиометра и горячем фоне регистрирующий усили гель будет перегружен фоновым сигналом.Радиометр имеет заметнуо погрешностьв диапазоне 8 - 14 мкм, обусловленную изменением окружающих температур. Оптическаясхема радиометра Оптитеры не являетсясимметричной по измеряемому и опорномулучистым потокам.Поэтому к измеряемому потоку добавля.ется собственное излучение объектива, которое зависит от его температуры и неизбежноменяется в натурных условиях.Радиометр не регистрирует непосредственно контраст тепловых потоков от измеряемыхобъектов, Для определения теплового контраста необходимо провести по крайней мере дваизмерения, осуществляемые не одновременно,что может привести к дополнительной погрешности при исследовании быстроменяющихся тепловых процессов.Для повышения точности измерений и регистрации теплового контраста между двумяучастками поверхности в процессе одного измерения в предлагаемое устройство введендополнительный фотоприемник, и оба фотоприемника симметрично смещены в фокаль.ной плоскости относительно главной оптической оси и помещены в цилиндрический модулятор, ось вращения которого параллельнафокальной плоскости и оси симметрии чувст.вительных площадок фотоприемников, проходящей через их центры.Кроме того, в предлагаемом устройствецилиндрический модулятор может быть снабжен двумя одинаковыми продольными вырезами, расположенными симметрично относительно оси вращения модулятора так, что продольная сторона выреза, совпадающая с образующей цилиндра, параллельна оси симметрии чувствительных площадок фотоприемников, проходящей через их ценры,На фиг. 2 - показана схема описываемого ИК-радиометра; на фиг. 3 - ход лучей.Радиометр состоит из зеркального объектива 1, двух фотоприемников 2, 3, расположенных в фокальной плоскости, оптическогофильтра 4, цилиндрического модулятора 5,приводимого во вращение двигателем 6, и регистрирующего усилителя 7.Фотоприемники смещены относительноглавной оптической оси на равные расстояния,Поэтому радиометр имеет два поля зренияа - а и б - б на фиг. 3), разнссенных нанекоторый угол а. Величину смещения определяют из условия, чтобы на дистанции измерения объект не попадал одновременно вооа поля зрения.Цилиндрический модулятор, как показанона фиг. 2, имеет два симметричных прямоугольных выреза, Оба фотоприемника и оптический фильтр помещены внутри модулятора, причем ось вращения модулятора парал.чельна оси крепления фотоприемников и фо 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 кальной плоскости.Устройство работает следующим образом, Г 1 ри вращении цилиндрический модулятор синхронно перекрывает ноля зрения фотоприемников, и на них попадает либо одинаковое излучение внутренних стенок модулятора, либо лучистые потоки, сфокусированные объективом. Так как перекрьпие полей зрения фотоприемников происходит одновременно и в одинаковом направлении, то в каждый момент времени лучистые потоки от воздушной и водной (земной) частей фона, объектива, модулятора и фильтра равны, и при достаточно однородном фоне на выходе фотоприемников разностный сигнал отсутствует.При появлении в одном из полей зрения измеряемого обьекта или участка поверхности с отличающейся температурой появляется разностный сигнал, который усиливается и регистрируется. Измерения возможны и при не полностью идентичных фонах в полях зрения прибора. Необходимо лишь, чтобы сигнал от объекта и фонового небаланса не пре. высил предельно возможную регистрируемую величину.Таким образом, на показания радиометра не влияет изменение угла визирования, так как оба поля зрения отклоняются одновременно. Следовательно, одновременно будет изменяться и соотношение воздушной и водной (земной) частей фона и при примененном способе модуляции лучистых потоков баланс не нарушится.Ввиду полной симметрии схемы обеспечи. вается автокомпенсация собственных излучений объектива, фильтра и модулятора, что исключает погрешности, связанные с нестабильностью их температуры.Радиометр регистрирует непосредственно тепловой контраст. Вследсвие автокомпенсации фоновых излучений отсчет измеряемой величины производится от уровня, близкого к нулевому, что позволяет уменьшить требуемый динамический диапазон. Измерение контраста можно производить независимо от абсолютного уровня фонового излучения, т. е. как на горячем, так и холодном фоне. Предмет изобретения1. Инфракрасный радиометр, состоящий из зеркального обьектива, фотоприемника с оптическим фильтром, модулятора и регистрирующего усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и регистрации теплового конграста между двля участками поверхности в процессе одного измерения, в устройство введен дополнительный фотоприемник, и оба фотоприемника симметрично смещены в фокальной плоскости относительно главной оптической оси и помещены в цилиндрический модулятор, ось вращения которого параллельна фокальной плоскости и оси симметрии чувствительных площадок фотоприемников, проходящей через их центры.2. Радиометр по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический модулятор снабжен двумя одинаковыми продольными вырезами, расположенными симметрично относительно оси вращения модулятора так, что продольная сторона выреза, совпадающая с образующей цилиндра, параллельна осп симметрии чувствительны: площадок фотоприемников, проко дящей через пк центры.Корректор Л. Котова Редактор С, Хейфиц МОТ, Загорский филиал Заказ 5496 Изд,1507 Тираж 740 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, К, Раушская наб д. 4/5