Фотометр

Фотометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ФОТОМЕТР, содержащий фотоприемник , к выходу которого подключены резистор, конденсатор, устройство линейного разряда и вход сравнивающего устройства, выход которого соединен с входом блока управления и с управляющим входом ключеЕой схемы, через которую генератор тактовых импульсов подключен к регистратору , причем один выход блока управления подключен к управляющему входу устройства линейного разряда, а второй , вывод резистора и вторая обкладка .конденсатора соединены-с общей шиной, отличающий ся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, устройство линейного разряда выполнено в виде источника опорного напряжения, аналогового ключа и операционного усилителя с тремя резисторами,, через один из которых осточник опорного напряжения соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, который через второй резистор соединен о выходом операционного усилителя , а выход через последовательно соединенные аналоговый ключ, вход О) которого является управляющим входом устройства линейного разряда, и третий резистор соединен с неинвертирующим входом операционнбго усилителя , являющимся выходом устройства линейного разряда, причем другой выход блока управления соединен с модулирующим электродом фотоприемника .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

g(59 G 01 J 1 44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblT344 у 4 3 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3248472/18-25 (22) 16.02.81 (46) 07.06.83. Вюл. 9 21 (72) A. Л. Колокольцева, В. М. Короткий, С. И. Круглый, Ф. М. Оберман, Л. Я. Полонский и Л. Н. Пятницкий (71) Институт высоких температур

AH СССР (53) 621.383 (088. 8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР

Р 857730, кл. G 01 J 1/44, 1981.

2 . Волькенштейн A. А., Кувалдин Э. В. Фотоэлектрическая импульсная Фотометрия (теория, методЫ, приборы). Л., "Машиностроение", 1975, с. 124 (прототип) ° (54)(57) ФОТОМЕТР, содержащий Фото° приемник, к выходу которого подключены резистор, конденсатор, устройство линейного разряда и вход сравнивающего устройства, выход которого соединен с входом блока управления и с управляющим входом ключевой схемы, через которую генератор гактовыхимпульсов подключен к регистратору, причем один выход блока управле„SU„„ 1021955 А ния подключен к управляющему входу устройства линейного разряда, а второй. вывод резистора и вторая обкладка конденсатора соединены с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, устройство линейного-разряда выполнено в виде источника опорного напряжения аналогового ключа и операционного усилителя с тремя резисторами,, через один из которых осточник опорного напряжения соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, который через второй резистор соединен с выходом операционного усилителя, а выход через последовательно соединенные аналоговый ключ, вход которого является управляющим входом устройства линейного разряда, и третий резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, являющимся выходом устройства линейного разряда, причем другой выход блока управления соединен с модулирующим электродом фотоприемника °

1021955

Изобретение относится к оптичес- ким измерениям, а именно к фотомет-рам, и может найти применение в устройствах автоматической регистрации спектров рассеяния оптического излучения при диагностике плазмы и плазмоподобных .сред, Известен фотометр, содержащий фотоприемник, реэистивно-емкостную цепь нагрузки, сравнивающее устройство, генератор тактовых импульсов, ключевую схему, счетчик и цепь раэ« ряда, состоящую из резистора и диода.

Известный фотометр позволяет измерять энергию импульсов оптического излучения в широком диапазоне длительностей импульсов (от единиц до десятков мкс) и отличается простотой принципиальной схемы и надежностью ).

Недостатками укаэанного устройства являются малый динамический диапазон измерений и высокая погрешность измерений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является фотометр, содержащий фотоприемник, к выходу которого подключены резистор, конденсатор, устройство линейного разряда и вход сравнивающего устройства, выход которого соединен с входом блока управления и с управляющим входом ключевой схемы, через которую генератор тактовых импульсов подключен к регистратору, причем один выход блока управления подключен к управляющему входу устройстна линейного разряда, а второй вывод резистора и вторая обкладка конденсатора соединены с общей шиной.

Известный фотометр позволяет проводить измерения в более широком динамическом диапазоне, так как импульс тока разряда в нем не зависит от- величины напряжения на конденсаторе нагрузки (2).

Недостатком известного устройства является повышенная погрешность измерений, связанная с нестабильностью амплитуды тактовых импульсов, подаваемых на перничную обмотку импульсного трансформатора, а также недостаточно высокая для измерения энер35

50 гии предельно слабых световых импуль сов чунствительность, что .связано с ограничением величины постоянной времени резистивноемкостиой цепи нагрузки, которая для этого фотометра должна быть значительно (в 10-100 раз) больше полного времени измерения.

Цель изобретения-- повышение чув» ствительности и точности измерений.

Для достижения указанной цели

60 н фотометре, содержащем фотоприемник, к выходу которого подключены резистор, конденсатор, устройство линейного разряда и вход сравнивающего устройства, выход которого соединен с входом блока yïðàâëåímÿ и с управляющим входом ключеной схемы, через которую генератор тактовых импульсов подключен к регистратору, причем один выход блока управления подключен к управляющему вхощг устройства линейного разряда, а второй вывод резистора и вторая обкладка конденсатора соединены с общей шиной, устройство линейного разряда выполнено в виде источника опорного напряжения, аналогового ключа и операционного усилителя с тремя резисторами, через адин из которых источник опорного напряжения соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, который чурез второй резистор соединен с выходом операционного усилителя, а выход через последовательно соединенные аналоговый ключ, вход которого является управляющим входом устройства линейного разряда, и третий резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, являющимся выходом устройства линейного разряда, причем другой выход блока управления соединен с модулирующим электродом фотоприемника.

Такое выполнение фотометра позволяет повысить его чувствительность до предельной (на уровне регистрации единичных фотоэлектронов) и снизить погрешность измерений до 0,1% за счет компенсации с помощью устройства линейного разряда тока утечки через резистор нагрузки, что позволяет значительно снизить (до десятков пФ) величину емкости конденсатора нагрузки при сохранении большого времени разряда (до 1 мс). Режим импульсной модуляции чувствительности фотоприемника н таком фотометре позволяет, кроме того измерять не только энергию единичных световых импульсов, но и интенсивность непрерывных световых потоков.

На чертеже представлена функциональная схема фотометра.

Устройство содержит фотоприемник, выполненный в виде ФЭУ 1 с модулиру ющим электродом 2, к выходУ ФЭУ 1 подключены резистор 3, конденсатор 4, устройство 5 линейного разряда и вход сравнивающего устройства 6, выход которого соединен с входом блока 7 управления и с управляющим входом ключевой схемы 8, через которую генератор 9 тактовых импульсов подключен к регистратору 10, причем один выход блока 7 управления под-ключен к управляющему входу устройства 5 линейного разряда, а второй вывод резистора 3 и вторая обкладка конденсатора 4 соединены с общей шиной. Устройстно 5 линейного разря1021955

Т да выполнено в виде источника 11 опорного напряжения,. аналогового ключа 12 и операционного усилителя 13 с тремя резисторами 14-16 через резистор 14 источник.11 опорного напряжения соед нен с инвертирующ м 5 входом операционного усилителя 13, который через второй резистор 15 соединен с выходом операционного усилителя 13, а выход через последова.тельно соединенные аналоговый ключ 12, 10 вход которого является управляющим входом устройства 5 линейного разряда, и третий резистор 16 соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 13, являющимся выхо- 15 дом устройства 5 линейного разряда, причем другой выход блока 7 управления соединен с модулирующим электро;цом 2 Фотоприемника.

Фотометр работает следующим обра- щ зом.

В исходном состоянии управляевеий

Фотоприемник заперт и напряжение на конденсаторе 4 Си равно нулю. Сравнивающее устройство 6 под действием нулевого входного напряжения обеспечивает запертое состояние ключевой схемы 8, а аналоговый ключ 12 при этом заперт соответствующим сигналом с блока 7 управления.

При подаче импульса управления длительностью ае с блока 7 управления на мэдулирующий электрод 2 Фотоприемника происходит заряд конденсатора 4 нагрузки Си импульсом Фото1 ° М така l>no ваиряиения О, - -- .

Н пропорционального энергии светового импульса (или интенсивности непрерыв.4 ного светового потока) при выполнении условия R С„ >).üâ, где Rg - со- 4О цротивление резистора 3 {далеее индекс соответствует позиции резистора). Йод действием напряжения U„ сравнивающее устройство 6 изменяет свое состояние, открывая ключевую . 45 схему 8 и счетчик 10 регистратора начинает счет тактовых импульсов ге-. нератора 9. Одновреме| зо с этим блок 7 управления эаьыкает аналоговый ключ 12 и начинается линейно изменяющийся во времени разряд конденсатора 4 током, протекающим через резистор 16 цепи положительной обратной связи операционного усилителя 13.

Линейность разряда конденсатора 4 обеспечивается выполнением условия

К В R& и, а полное время раз5 ряда (Π— напряжение источника 11 опорQH ного напряжения) не зависит от вели» чины С„, что позволяет путем выбора достаточно малого значения C (10100 пФ) достичь высокой чувствитель.ности Фотометра при малой погрешности измерения.

При достижении на конденсаторе 4 нулевого значения напряжения, сравнивающего устройство 6 возвращается в исходное состояние, размыкая через блок 7 управления аналоговый ключ 12 и запирая ключевую схему.8. Число импульсов, накопленных в счетчике регистратора 10, оказывается при этом пропорциональным измеряемой величине энергии светового импульса или интенсивности светового потока.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить чувствительность.до уровня регистрации единичных Фотонов и снизить погрешность измерений до

0,1Ъ за счет компенсации тока утечки

„ через резистор нагрузки, что позволя1 ет работать Фотометру при малой величине емкости нагрузки и одновременно с этим при большом (до 1 мс) времени разряда на .ней.

1021955

Составитель В, Чурбаков

Редактор Н. Рогулич Техред N. Гергель

Корректор М. Иароши

Эакаэ 4025/31 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4