RU196522U1 - Имитатор спектральной зависимости световых сигналов - Google Patents
Имитатор спектральной зависимости световых сигналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU196522U1 RU196522U1 RU2019143163U RU2019143163U RU196522U1 RU 196522 U1 RU196522 U1 RU 196522U1 RU 2019143163 U RU2019143163 U RU 2019143163U RU 2019143163 U RU2019143163 U RU 2019143163U RU 196522 U1 RU196522 U1 RU 196522U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spectral
- plate
- light
- fiber optic
- spectral dependence
- Prior art date
Links
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 235000019892 Stellar Nutrition 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
Изобретение относится к моделям спектральной зависимости световых сигналов, формируемых удаленными объектами и может быть использовано при решении задачи распознавания типа объекта без применения спектрофотометров, для проверки работоспособности, отладки и калибровки телевизионных камер, со спектральной зависимостью квантовой эффективности, но осуществляющих интегральное накопление сигнала в течение длительности кадра телевизионного растра. Имитатор спектральной зависимости световых сигналов, содержащий источник света, блок регулировки яркости, оптоволоконный разъем, пластину с отверстиями, установленную в фокальной плоскости коллиматорного объектива, в отверстия пластины вставлены оптические волокна, образуя вместе с пластиной оптоволоконный излучатель. При этом имитатор дополнительно содержит раздельные источники света, каждый из которых излучает на своей фиксированной длине волны, имитируя в совокупности спектр солнечного излучения, рассеянный поверхностью простого или составного объекта, причем, коллиматорный объектив, связан через панкратическую систему с фотопреобразователем оптико-электронного средства, а оптические волокна, идущие от каждого источника, образуют вместе с пластиной совмещенный оптоволоконный излучатель, имитирующий спектральную зависимость светового сигнала от объекта, при этом количество оптических волокон определяется числом излучателей, количество которых зависит от числа имитируемых спектральных компонент солнечного излучения, причем выход конкретного источника света соединен со своей жилой оптоволокна, а вход - со своим блоком регулировки яркости. Технический результат - имитация соответствующих спектральных зависимостей сигналов, как от отдельного материала покрытия удаленного объекта, так и спектральной зависимости альбедо, формируемой совокупностью покрытий. 2 ил.
Description
Техническое решение относится к моделям спектральной зависимости световых сигналов, формируемых удаленными объектами, и может быть использовано при решении задачи распознавания типа объекта без применения спектрофотометров, для проверки работоспособности, отладки и калибровки телевизионных камер, со спектральной зависимостью квантовой эффективности, но осуществляющих интегральное накопление сигнала в течение длительности кадра телевизионного растра.
Известно устройство для спектрального анализа [1], содержащее источник излучения, который через входную щель освещает дифракционную решетку, разлагающую излучение в спектр. Спектр регистрируется многоэлементным фотоприемником, который расположен в фокальной плоскости дифракционной решетки. Сигнал с фотоприемника поступает на устройство обработки информации (например, ЭВМ) и отображается в виде номеров элементов фотоприемника со своими величинами сигналов на индикаторном устройстве. Последовательно измеряют значения сигналов со всех элементов фотоприемника, фиксируют номера элементов фотоприемника, для которых зарегистрированы сигналы для определяемой и реперной спектральных линий. По координатам максимумов интенсивностей определяемой и реперной спектральных линий находят длину волны определяемой спектральной линии.
Недостатками этого устройства являются необходимость регистрации наряду с исследуемым, значительно ослабленным дифракционной решеткой сигналом, дополнительно реперного спектра при каждом измерении.
Известен имитатор звездного неба [2]. Это конструкция содержит коллиматорный объектив, металлическую пластину с пятью отверстиями в форме креста, светодиоды, располагающиеся за каждым отверстием. При подаче питания загораются светодиоды, и в поле зрения прибора проецируется пять точечных объектов. При этом положение имитатора относительно поля зрения прибора точно известно и не меняется во времени. При помощи данного имитатора проверяется правильность работы оптико-электронного тракта прибора в режиме регистрации точечных объектов.
Недостатком известного устройства является наличие дифракции на отверстиях пластины, через которые проходит излучение светодиода, что снижает точность имитации звезд. Кроме того, имитация светового сигнала от удаленного объекта происходит без учета спектрального состава солнечной радиации.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является имитатор звездного неба [3]. Эта конструкция содержит источник света, коллиматорный объектив, связанный с датчиком астроориентации, пластину с отверстиями, установленную в фокальной плоскости коллиматорного объектива, в отверстия пластины вставлены оптические волокна, образуя вместе с пластиной оптоволоконный излучатель, причем количество оптических волокон определяется числом имитируемых звезд в изображении, при этом выход источника света соединен с жилами оптоволокна, а вход - с блоком регулировки яркости.
Недостатком известного устройства является то, что имитация светового сигнала от удаленного объекта осуществляется без учета спектральной зависимости альбедо поверхности от спектрального состава солнечной радиации.
Целью работы является формирование спектральной зависимости альбедо поверхности удаленного объекта от спектрального состава солнечной радиации для решения задачи распознавания типа объекта без применения спектрофотометра.
Технический результат заключается в том, что светодиоды, излучающие каждый на своей волне спектра солнечного излучения, путем регулировки яркости имитируют соответствующие спектральные зависимости сигналов, как от соответствующего материала покрытия удаленного объекта, так и спектральной зависимости альбедо, формируемой совокупностью покрытий. При этом спектральные зависимости составного альбедо формируется на основе равенства Парсеваля как усредненной суммы квадратов значений альбедо каждого покрытия, входящего в составной объект, на соответствующей длине волны.
Для достижения указанного результата в имитаторе спектральной зависимости световых сигналов применены раздельные источники света, каждый из которых излучает на своей фиксированной длине волны, имитируя в совокупности спектр солнечного излучения, рассеянный поверхностью простого или составного объекта, а коллиматорный объектив связан через панкратическую систему с фотопреобразователем оптико-электронного средства, в отверстие пластины для крепления оптоволокна, установленную в фокальной плоскости коллиматорного объектива, вставлены оптические волокна, идущие от каждого источника, образуя вместе с пластиной совмещенный оптоволоконный излучатель, имитирующий световой сигнал от объекта, причем количество оптических волокон определяется числом излучателей, количество которых зависит от имитируемых спектральных компонент солнечного излучения, при этом выход конкретного источника света соединен со своей жилой оптоволокна, а вход - с блоком регулировки яркости. Благодаря такой конструкции имитатор способен формировать спектральные зависимости сигналов как от конструктивных элементов, применяемых в космической отрасли, а также и составных объектов, преобразовывая их в фокальной плоскости панкратической системы в пятно рассеяния, близкое к размерам пятна рассеяния, полученного от реального объекта. При этом интегрально накопленный сигнал с выхода фотопреобразователя будет использоваться в качестве эталона сигнала, соответствующего своему спектральному распределению.
Суть предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена конструкция заявляемого имитатора спектральной зависимости сигналов; на фиг. 2 - сечение по А-А.
Имитатор спектральной зависимости сигналов содержит источники света 1, выполненные на светодиодах, каждый из которых излучает на своей фиксированной длине волны, имитируя в совокупности спектр солнечного излучения, рассеянный поверхностью простого или составного объекта, коллиматорный объектив 2, связанный через панкратическую систему с фотопреобразователем оптико-электронного средства (на фиг. 1 не показано), пластины с отверстием 4, в которое вставлены оптические волокна 5, идущие от каждого источника 1, образуя вместе с пластиной совмещенный оптоволоконный излучатель 3, имитирующий световой сигнал от объекта. Передняя стенка пластины 4 установлена в фокальной плоскости коллиматорного объектива 2. Каждый источник света 1 соединен индивидуальным оптоволокном 5 через оптоволоконный разъем 6 с пластиной 4. Торцы оптоволоконных жил входят в отверстие пластины. Пластина 4 с торцами оптоволоконных жил конструктивно соединена с помощью втулки с коллиматорным объективом 2.
В целях получения спектра излучения количество источников света 1 и сопряженных с ними оптоволоконных жил 5 выбирается в зависимости от требуемого числа компонент «спектрального развертывания» интенсивности лучистого потока по шкале длин волн солнечной радиации. Концы оптоволокна 5 вставляются в просверленное отверстие пластины 4 с тыльной стороны, а длина проводов оптоволокна 5 ограничена передней стенкой пластины. Источники света 1 соединены с соответствующими блоками регулировки яркости 7, которые позволяют изменять интенсивность соответствующей спектральной компоненты световых потоков, идущих как от однородной поверхности, так и от составной поверхности различных объектов.
На фиг. 2 указано сечение одного из вариантов исполнения пластины. Такая конструкция позволяет использовать световой сигнал как от отдельно включенного источника света, что необходимо для калибровки имитатора, так и от требуемого их количества, определяющего спектральный состав имитируемого сигнала от отдельных или составных покрытий.
Особенностью предлагаемого имитатора спектральной зависимости световых сигналов является использование оптоволокна, торцы которого входят в пластину с отверстием. С помощью панкратической системы добиваются согласования диаметра кружка рассеяния, формируемого имитатором сигнала, с размером элемента разложения телевизионного растра ПЗС-матрицы, применяемой в качестве фотопреобразователя оптико-электронного средства. Таким образом, полученные на матрице изображения имитируемых объектов будут соответствовать размерами изображений реальных объектов.
Работает имитатор спектральной зависимости световых сигналов следующим образом.
При подаче питания загорается выбранный источник света 1 или требуемое их количество, и световой сигнал проходит по соответствующим жилам оптоволокна 5 к пластине 4 с отверстием. Торцы жил оптоволокна 5, ограниченные передней стенкой пластины 4, образуют оптоволоконный излучатель 3. Яркость излучаемого источника света 1 выбирается из условия обеспечения требуемого спектрального значения альбедо формируемого эталона поверхности объекта.
Свет, излучаемый оптоволоконным излучателем 3 с торцов жил оптоволокна 5, формирует в фокальной плоскости коллиматорного объектива 2 с панкратической системой изображение точечного объекта, сигнал от которого, интегрально накопленный за время кадра на выходе элемента разложения телевизионного растра ПЗС-матрицы, соответствует по величине накопленной энергии своего спектрального аналога.
Сила света, излучаемая оптоволоконным излучателем Iои(λ,rэкв.сф,ρ,Д,t), имитирующим наблюдаемый объект, зависящая от длины волны λ светового потока, радиуса эквивалентной сферы rэкв.сф, аппроксимирующей его поверхность, типа ρ одиночного или составного покрытия на поверхности объекта, наклонной дальности Д и времени t, определяющего момент обнаружения с учетом сезонных и суточных условий наблюдения, формируется согласно следующей зависимости:
где EОб(λ,rэкв.сф,ρ,Д,t) - вычисляемая с учетом условий наблюдения спектральная зависимость освещенности апертурной плоскости оптико-электронного средства;
Sои - площадь оптоволоконного излучателя;
dэл - размер элемента разложения телевизионного растра ПЗС-матрицы оптико-электронного средства.
Применение предлагаемого имитатора спектральной зависимости световых сигналов позволит для различных конструкционных материалов, применяемых в космической технике, формировать простые и составные спектральные зависимости освещенности апертурной плоскости оптико-электронного средства с целью определения отклика приемного канала на входное воздействие имитатора. Отклик, являясь интегральным аналогом входного сигнала, усредненного в течение длительности телевизионного кадра и интервала длин волн, определяющих квантовую эффективность фотопреобразователя, заносится в базу данных в виде эталона. В процессе наблюдения реального объекта, обнаруживаемого при условиях наблюдения, которые были заранее промоделированы, интегральный отклик приемного канала на входное воздействие, получаемый в результате усреднения кривой «блеска», сравнивается с эталонами, полученными с помощью имитатора. Применяя методы распознавания, представляется возможным принять решение о спектральном составе сигнала, рассеянного поверхностью наблюдаемого объекта без применения спектрофотометра.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авторское свидетельство SU 1827550, МПК: G01J 3/42, 1993 г;
2. «Имитаторы звездного неба для наземной отработки датчиков звездной ориентации», авторы: Г.А. Аванесов, С.В. Воронков, Б.С.Дунаев, В.А. Красиков, В.А. Шамис, А.А. Форш [сборник трудов «Механика, управление и информатика», ИКИ РАН, Москва, 2009 г.];
3. Патент RU 155 206 U1, МПК: G09B 27/02, 2015 г. (прототип).
Claims (1)
- Имитатор спектральной зависимости световых сигналов, содержащий источник света, блок регулировки яркости, оптоволоконный разъем, пластину с отверстиями, установленную в фокальной плоскости коллиматорного объектива, в отверстия пластины вставлены оптические волокна, образуя вместе с пластиной оптоволоконный излучатель, отличающийся тем, что дополнительно содержит раздельные источники света, каждый из которых излучает на своей фиксированной длине волны, имитируя в совокупности спектр солнечного излучения, рассеянный поверхностью простого или составного объекта, причем, коллиматорный объектив, связан через панкратическую систему с фотопреобразователем оптико-электронного средства, а оптические волокна, идущие от каждого источника, образуют вместе с пластиной совмещенный оптоволоконный излучатель, имитирующий спектральную зависимость светового сигнала от объекта, при этом количество оптических волокон определяется числом излучателей, количество которых зависит от числа имитируемых спектральных компонент солнечного излучения, причем выход конкретного источника света соединен со своей жилой оптоволокна, а вход - со своим блоком регулировки яркости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019143163U RU196522U1 (ru) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Имитатор спектральной зависимости световых сигналов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019143163U RU196522U1 (ru) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Имитатор спектральной зависимости световых сигналов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU196522U1 true RU196522U1 (ru) | 2020-03-03 |
Family
ID=69768625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019143163U RU196522U1 (ru) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Имитатор спектральной зависимости световых сигналов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU196522U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU201368U1 (ru) * | 2020-10-03 | 2020-12-11 | Сергей Станиславович Шафранов | Оптико-электронное устройство распознавания удаленных объектов по их спектральным характеристикам |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2011954C1 (ru) * | 1992-03-12 | 1994-04-30 | Научно-производственное предприятие "Гелиос" | Имитатор солнца |
| RU2180098C2 (ru) * | 2000-02-29 | 2002-02-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Устройство определения интенсивности инфракрасного облучения |
| RU2380663C1 (ru) * | 2008-11-14 | 2010-01-27 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Имитатор солнечного излучения |
| RU2594953C2 (ru) * | 2014-11-27 | 2016-08-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Приемник-преобразователь лазерного излучения |
| US20190049079A1 (en) * | 2016-03-25 | 2019-02-14 | Newport Corporation | LED Solar Simulator and Method of Use |
-
2019
- 2019-12-20 RU RU2019143163U patent/RU196522U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2011954C1 (ru) * | 1992-03-12 | 1994-04-30 | Научно-производственное предприятие "Гелиос" | Имитатор солнца |
| RU2180098C2 (ru) * | 2000-02-29 | 2002-02-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Устройство определения интенсивности инфракрасного облучения |
| RU2380663C1 (ru) * | 2008-11-14 | 2010-01-27 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Имитатор солнечного излучения |
| RU2594953C2 (ru) * | 2014-11-27 | 2016-08-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Приемник-преобразователь лазерного излучения |
| US20190049079A1 (en) * | 2016-03-25 | 2019-02-14 | Newport Corporation | LED Solar Simulator and Method of Use |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU201368U1 (ru) * | 2020-10-03 | 2020-12-11 | Сергей Станиславович Шафранов | Оптико-электронное устройство распознавания удаленных объектов по их спектральным характеристикам |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wallace et al. | Design and evaluation of multispectral lidar for the recovery of arboreal parameters | |
| CN102564590B (zh) | 地物模拟光谱辐射定标源装置 | |
| CN102486404A (zh) | 一种紫外弱光星等模拟及星等标定*** | |
| CN105044704B (zh) | 高精度星载激光发射机性能综合测试*** | |
| CN109324318A (zh) | 包括用于考虑多个目标的spad结构的测距仪 | |
| Andersen et al. | Comparison between ray-tracing simulations and bi-directional transmission measurements on prismatic glazing | |
| RU196522U1 (ru) | Имитатор спектральной зависимости световых сигналов | |
| CN104168812A (zh) | 光学测量装置以及光纤束的关联方法 | |
| JP4504298B2 (ja) | 表面特性を特定する装置 | |
| CN102901706A (zh) | 研究具有效应颜料的涂层的装置和方法 | |
| CN103185706A (zh) | 无组织排放颗粒物烟羽不透光度的激光测量方法和装置 | |
| CN209085766U (zh) | 一种光谱辐亮度测量装置 | |
| CN114325734A (zh) | 厚度测量装置及厚度测量方法 | |
| CN201983798U (zh) | 一种紫外弱光星等模拟及星等标定*** | |
| Hovi et al. | Evaluating the performance of a double integrating sphere in measurement of reflectance, transmittance, and albedo of coniferous needles | |
| Beuckels et al. | Contrast gloss evaluation by use of a camera-based gloss meter | |
| CN214251479U (zh) | 一种用于光束视角的测量设备 | |
| JP2819358B2 (ja) | 光学器械用較正装置および較正方法 | |
| Sayanca et al. | Indirect light intensity distribution measurement using image merging | |
| CN108303118B (zh) | 基于主动辐射照明源的空间相机在轨辐射定标***及方法 | |
| KR102022836B1 (ko) | 광 측정 장치, 시스템 및 방법 | |
| RU155206U1 (ru) | Имитатор звездного неба | |
| RU2686401C1 (ru) | Фотоэлектрический способ определения средней концентрации и среднего размера частиц пыли | |
| Segl et al. | EeteS: An end-to-end image simulation tool applied to THE EnMAP hyperspectral mission | |
| RU2470262C1 (ru) | Способ и устройство для имитации фоновой засветки без искажения спектра фонового излучения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200401 |