Импульсный фотометр

Импульсный фотометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике регистрации импульсного оптического излучения. Цель изобретения - повышение точности измерений путем повьшения устойчивости фотометра к фоновой засветке. Фотометр содержит фотоэлектронный умножитель 1, электроды которого подключены (Л 5 О № бя 18 ел о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

- (51)4

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

Н ДВтОРСНОМ CBHPETEJlbCTBV

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4010778/24-25 (22) 21.01.86 (46) 30.09.87. Бюл. № 36 (72) А.Е.Алексашкин и А.А.Кононов (53) 535.24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №- 598772, кл. G О! J 1/44, 1975.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1103084, кл. С Oi J 1/44, 1984.

Я0„13415 4 А1 (54) ИИПУЛЬСНЫЙ ФОТОИЕТР (57) Изобретение относится к технике регистрации импульсного оптического излучения. Цель изобретения — повышение точности измерений путем повышения устойчивости фотометра к фоновой засветке. Фотометр содержит фотоэлектронный умнажитель

1, электроды которого подключены

134 к делителю .2 напряжения, шунтирующие кондеггсаторьг 6, подключенные параплельно последним резисторам де-лителя напряжения, резисторы 4, включенные между анодом, последними динодами ФЭУи делителем напряжения, инвертор 19, через который анод

ФЭУ подключен к одному из входов схемы ИЛИ 20, другие входы которой соединены через разделительные конденсаторы 21 с соответствующими последними динодами. В устройство введен в каждую из последних междинодных секций резистор, включенный последовательно с резистором делителя на.пряжения. К выходам последних секций делителя напряжения подключены иден1504 тичные схемьг, каждая иэ кс тг рых состоит иэ двух груггп одинаковых ключей 7 и 8 (9 и 10), порогового эле— мента 1; (12) и триггера 13 (14) .

Анод ФЭУ соединен через резистор 16 нагрузки и через резистор 17, зашунтированный конденсатором, с общей шиной источника 3 высокого напряжения. Анодный нагрузочный резистор 16 подключен также ко входу порогового элемента, выход которого соединен со вторым входом триггера последней междинодной секции, выход этого триггера соединен с соответствующим входом источника высокого напряжения и с управляющими входами ключей.

1 ил.

Изобретение относится к технике регистрации импульсного оптического излучения и может быть использовано в аппаратуре экспериментальной и прикладной гидрооптики, системах оптической связи, локации и навигации.

Цель изобретения — повышение точности измерений путем повышения устойчивости фотометра к фоновой засветке.

На чертеже приведена структурная схема фотометра.

Фотометр содержит фотоэлектронный умножитель ФЭУ 1, электроды которого соединены с выходами делителя 2 напряжения, подключенного к источнику 3 высокого напряжения, п резисторов 4,. включенных между последними п динодами ФЭУ-1 и соответствующими выходами делителя 2 напряжения. В каждой из последних междинодных секций делителя 2 напряжения последовательно с резистором делителя подключены п дополнительных резисторов 5. Все резисторы последних секций делителя 2 напряжения зашунтированы и + 1 конденсаторами 6. К выходам последних секций делителя 2 напряжения подключены идентичные схемы, состоящие из двух групп одинаковьгх ключей 7 и 8 (9 и 10), (n + 1) пороговых элементов 11 (12) и и триггеров 13 (14).

Входы ключей первой группы подключены к точкам соединения дополнительных резисторов 5 с резисторами делителя, а выходы этих ключей— к общей шине источника 3 высокого напряжения.

Вторые выводы дополнительных резисторов5 подключены к входам ключей второй группы, выходы которых подключены к входам пороговых элементов 11, 12. Управляющие входы ключей обеих групп соединены с выходами триггеров 13, 14, к первым. входам которых подключены первые выходы пороговых элементов, а к вторым входам подключены вторые выходы пороговых элементов, соответствующих последующим междинодным секциям делителя напряжения.

Анод 15 ФЭУ 1 подключен через резистор 16 нагрузки и резистор 17, зашунтированный конденсатором 18, к общей шине источника 3 напряжения и через инвертор 19 к одному из

25 входов схемы ИЛИ 20.

Последние диноды ФЭУ 1 соединены через разделительные конденсаторы

21 с другими входами схемы ИЛИ 20.

Анодный нагрузочный резистор 16 подключен к входу (n + 1)-го порогового элемента 22, выход которого подключен к второму входу триггера

14, соответствующего последней междинодной секции делителя 2. Выходы

3 1 и триггеров 73 и 14 подключены к соответствующим управляющим входам источника 3 высокого напряжения, выполненного программируемым.

Устройство работает следующим образом.

Фоновая засветка, например дневной свет, при воздействии на фоточувствительную поверхность ФЭУ 1 преобразуется в фототок, который под действием электростатического поля, возбуждаемого делителем 2

/ напряжением, распространяется к аноду 15 ФЭУ 1, последовательно усиливаясь на динодах.

На резисторе 17, зашунтированном по импульсной составляющей конденсатором 18, постоянная составляющая фототока анода 15 создает падение напряжения. Это напряжение прикладывается к входу порогового элемента 22, в котором происходит сравнение с пороговым напряжением, соответствующим допустимому значению постоянной составляющей анодного фототока.

Если величина напряжения на входе порогового элемента 22 не превышает пороговое напряжение, то сигнальные импульсы с последних динодов

ФЭУ 1 нагруженных по импульсной составляющей резисторами 4, поступают через разделительные конденсаторы

21 на входы схемы ИЛИ 20, а импульс с анода 15, имеющий противоположную полярность, инвертируется инвертором 19 и поступает на вход схемы

ИЛИ 20.

Прошедшие через схему ИЛИ 20 импульсы являются зарегистрированными сигналами.

При превышении порогового напряжения на выходе порогового элемента 22 появляется сигнал, который воздействует на второй вход триггера 14, входящего в схему, подключенную к последней междинодной секции делителя 2 напряжения. Состояние триггера 14 изменяется и на его выходе появляется сигнал, под воздействием которого ключи 9 и 10, подключенные управляющими входами к выходу триггера 14, замыкаются. При этом анод 15 ФЭУ 1 отключается, поскольку на резисторе делителя 2 напряжения,включенном между анодом 15 и последним динодом ФЭУ 1, падение напряжения отсутствует. Одновремен341504

55 но сигнал с выхода триггера 14 воздействует на управляющий вход источника 3 высокого напряжения. Высокое напряжение на делителе 2 уменьшается до значения, при котором напряжения между динодами ФЭУ 1 остаются такими же, как и при полностью включенном делителе.

При замкнутом ключе 9 нагрузочный резистор 4 последнего динода подключается к общей шине источника высокого напряжения через дополнительный резистор 5 последней междинодной секции делчтеля.

На этом резисторе, зашунтированном по импульсной составляющей конденсатором, постоянная составляющая фототока последнего динода ФЭУ

1 создает падение напряжения, которое через замкнутый ключ 10 прикладывается к входу порогового элемента 12, где происходит сравнение с верхним пороговым напряжением, соответствующим допустимому значению постоянной составляющей фототока последнего динода ФЭУ 1, и с "нижним" пороговым напряжением, при котором постоянная составляющая фото-. тока анода 15 ФЭУ 1 меньше допустимого значения.

Если напряжение на входе порогового элемента 12 находится в пределе между верхним и нижним пороговыми напряжениями, то управляющие сигналы на выходах порогового эле-, мента 12:отсутствуют,, а сигнальные импульсы со всех динодов, нагруженных по импульсной составляющей резисторами 4, поступают через разделительные конденсаторы 21 на соответствующие входы схемы .ИЛИ 20. Прошедшие через схему ИЛИ импульсы являются зарегистрированными сигналами.

Если напряжение на входе порогового элемента 12 меньше нижнего порогового напряжения, то íà его первом выходе появляется сигнал, который воздействует на первый вход триггера, триггер меняет свое состояние, сигнал с выхода триггера отсутствует, что приводит к размыканию ключей 9 и 10, одновременно снимается сигнал с соответствующего управляющего входа источника 3 высокого напряжения. Таким образом, делитель 2 напряжения оказывается полностью подключенным, что приводит

1341504 ходам делителя напряжения, nr пюченного к источнику высокого напряжения, и резисторов, подключенных между и последними динодами ФЭУ и соответствующими выходами делителя напряжения, п + 1 конденсаторов, шунтирующих последние резисторы делителя напряжения, и разделительных конденсаторов, подключенных к и последним динодам ФЭУ, первый нагруэочный резистор и инвертор, подключенные к аноду ФЭУ, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

)5 повышения точности измерений путем повышения устойчивости фотометра к фоновой засветке, в него введены второй нагрузочный резистор, зашунтированный конденсатором, и дополнительных резисторов, зашунтированньж конденсаторами, две группы из п электронных ключей, и + 1 пороговых элементов, п триггеров и схема ИЛИ, при этом каждый из и дополнительных

25 резисторов, зашунтированных конденсаторами, подключен последовательно с резистором из п последних междинодных секций делителя напряжения, точки соединения резисторов под30 ключены к входам первой группы и ключей, выходы которых подключены к общей шине источника высокого напряжения, вторые выводы дополнительных п резисторов подключены к входам второй группы п †ключ, выходы которых подключены к входам и пороа- говых элементов, управляющие входы обеих групп ключей подключены к выходам и триггеров, к первым входам

4О которых подключень! первые выходы пороговых элементов, а к вторым входам подключены вторые выходы пороговых элементов, соответствующих последующим междинодным секциям делителя напря45 жения,причем нагрузочный резистор ФЭУ подключен к общей шине источника высокого напряжения через второй нагрузочный резистор,зашунтированный кон50 к возобновлению работы анода 15

ФЭУ 1. При этом происходит сравнение постоянной составляющей фототока анода 15 на пороговом элемен— те 22 по вышеизложенному алгоритму, причем напряжение источника 3 высокого напряжения возрастает до исходной величины.

Если напряжение на входе порогового элемента 12 превышает верхнее пороговое напряжение, соответствующее допустимому значению постоянной составляющей фототока последнего динода ФЭУ, то на втором выходе порогового элемента 12 появляется сигнал, который поступает на второй вход триггера 13. Триггер перебрасывается и на его выходе появляется сигнал,, под воздействием которого ключи 7 и 8 замыкаются. В итоге происходит отключение последнего динода ФЭУ 1 и соответствующей ему секции делителя 2 напряжения, поскольку нагрузочный резистор предпоследнего динода ФЭУ 1 подключается через дополнительный резистор 5 и замкнутый ключ 7 к общей шине источника высокого напряжения. Одновременно под действием сигнала с выхода триггера 13 источник 3 вы— сокого напряжения уменьшает напряжение на делителе 2 до величины, при которой напряжения между динодами

ФЭУ 1 остаются таким же, как при полностью включенном делителе.

В дальнейшемпроисходит сравнение н пряжения,соответствующего постоянной составляющей фототока предпоследнего . динода ФЭУ 1 в пороговом элементе 11.

В результате сравнения фотометр либо остается в выбранном состоянии и сигнальные импульсы с нагрузочных резисторов 4 каждого из динодов, исключая последний динод и анод

ФЭУ, поступают через разделительные конденсаторы 21 на соответствующие выходы схемы ИЛИ 20, либо происходит отключение предпоследнего динода при соответствующем изменении высокого напряжения источника 3, либо наоборот подключается последний динод

ФЭУ 1.Таким образом, путем переключения динодов ФЭУ выбирается оптимальный режим работы фотометра.

Формула и з о б р е т е н и я

Импульсный фотометр, содержащий фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), электроды которого подключены к выденсатором,и подключен к входу (и+1)го порогового элемента, выход которого подключен к второму входу триггера пос-. ледней междинодной секции,при этом выход инвертора подключен к входу схемы ИЛИ, другие входы которои подключены к п раз- .делительным конденсаторам, а выходы каждого из и триггеров подключены к управляющим входам источника высокого напряжения, выполненного программируемым.