Двухлучевой дифференциальный фотометр Советский патент 1984 года по МПК G01J1/44 

00

00

Изобретение относится к оптике-электронному приборостроению и может быть использовано в измерениях, требующих высокую точность определения рассеиваюпц1х, отражающих и поглощающ свойств различных объектов, например в двухлучевых фотометрах и спектрофотометрах.

Известны двухлучевые фотометры, содержащие источник излучения, двухканальную оптическую и электронную систему, модулятор, фотопреобразователь и регистратор С1 J «

Недостатком таких устройств является невысокая точность, обусловленная неидентичностью двух каналов обработки информации.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является двухлучевой дифференциальный фотометр, содержащий источник излучения, на оптической оси которого установлен светоделитель, отражатели, переключатель оптических каналов и фотопреобразователь, подключенный к входу усилителя,регистратор, подключенньй к выходу дифференциального интегрирующего усилителя, два входа которого подключены к выходам соответствующих ключей, управляющие входы которых через соответствующие формирователи подключены к соответствующим фотоприемникам оптически связанным через переключатель оптических каналов с соответствукйцими источниками света С2 .

Недостатком известного устройства является ограниченное быстродействие при измерении малопоглощающих образцов.

Цель изобретения - повьяпение быстродействия.

Для достижения указанной цепи в двухлучевой дифференциальный фотометр, содержащий источник излучения, на оптической оси которого установлен светоделитель, отражатели, переключатель оптических каналов и фотопреобразователь, подключенный к входу усилителя, регистратор, подключенный к выходу дифференциального интегрирующего усилителя, два входа которого подключены к выходам соответствующих ключей, управляющие входы которых через соответствую щие формирователи подключены к соответствующим фотоприемникам, оптическ связанным через переключатель оптичеких каналов с соответствующими источниками света, введены дополнительный ключ и интегрирующий усилитель, а усилитель выполнен дифференциальным и его выход соединен с входами ключей, один вход соединен с выходом фотопреобразователя непосредственно, а друг вход-через последовательно соединенн интегрирующий усилитель и дополнительный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом одного из формирователей.

На чертеже показана структурная схема устройства.

-Устройство содержит источник 1 излучения, на оптической оси которого утановлен светоделитель 2, отражатели 3 и 4, переключатель 5 оптических каналов и фотопреобразователь 6, подключенньй к входу усилителя 7, регистратор 8, подключенный к выходу дифференциального интегрирующего усилителя 9, два входа которого подключены к выходам соответствующих ключей 10 и П, управляющие входы которых через соответствующие формирователи 12 и 13 подключены к соответствующим фотоприемникам 14 и 15, оптически связанным через переключатель 5 оптических каналов с соответствующими источниками 16 и 17 света, дополнительный ключ 18 и интегрирующий усилитель 19, а усилитель 7 выполнен дифференциальным и его выход соединен с входами ключей 10 и 11, один вход соединен с выходом фотопреобразователя 6 непосредственно, а другой вход - через последовательно соединенные интегрирующий усилитель 19 и дополнительный ключ 18, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 12.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника I поступает на светоделитель 2 для образования измерительного и контрольного лучей. Отражаясь от отражателей 3 и 4, измерительный и контрольный лучи попадают обратно на светоделитель 2 и направляются на фотопреобразоватепь 6. Переключатель 5 оптических каналов обеспечивает поочередную подачу световых потоков то из измерительного, то из контрольного каналов. Электрический сигнал с фотопреобразователя 6 поступает на один из входов дифференциального усилителя 7 и через дополнительньА ключ 18 на интегрирующий усилитель 19. После

фильтрации и усиления интегрирующим усилителем 19 сигнал в виде постоянного напряжения подается на другой вход дифференциального усилителя 7 С выхода дифференциального усилителя 7 сигнал поступает на ключи 11 и 10 и подается на дифференциальный интегрирующий усилитель 9, с выхода которого сигнал поступает на регистратор 8. Ключи 10, 11 и 18 управляются напряжениями, снимаемыми с фотоприемников 15 и 14, облучаемых источниками 16 и 17 света, излучение которых модулируется синхронно с действием переключателя 5 оптических каналов и формируется с помощью формирователей 12 и 13. Сигнал управления поступает на ключ 11 при полностью открытом измерительном канале. На ключи 10 и 18 поступают сигналы управления при полностью открытом контрольном канале. При полностью открытом измерительном канале с дифференциального усилителя 7 через замкнутый ключ 11 на дифференциальный интегрирующий усилитель 9 поступает сигнал, определяемый соотношением .. i К -UI-TJ- где и - амплитуда сигнала, снимаемого с фотопреобразователя 6 при открытом измерительном канале) U-- - значение постоянного сигJ aлa, снимаемого с интегри рующего усилителя 19; К - коэффициент усиления интегрирующего усилителя 19 по постоянному току; Q - скважность сигналов управления, поступающих на ключ 18; К - коэффициент усиления дифференциального усилителя 7 При полиостью открытом контрольном канале с дифференциального усили

теля 7 через замкнутый ключ 10 на дифференциальный интегрирующий усилитель 9 поступает сигнал, определяемый сосотношением

и-1 Ui - и, ,

где и - амплитуда сигнала, снимаеI л мого с фотопреобразователя 6 при открытом контрольном канале,

Выбрав коэффициент усиления fK интегрирующего усилителя 19 равным скважности Q сигналов управления, поступающих на ключ 18, получим

Ui CU2 -

Ч О.

Таким образом, на вход дифференциального интегрирующего усилителя 9 поступает разностный сигнал ( U- -112), несущий информацию о фотометри- ческих характеристиках измеряемого объекта. Ввиду этого пульсации выходного напряжения определяются не абсолютным значением сигналов из каждого канала, а значением разностного (U-,- U2 ).) Тогда формула опеделения пульсаций после демодуляции аждого из сигналов примет вид 4( Uz) J U;,- и 2fr. де f - частота модуляции прерывателя f - постоянная времени RC-цепи интегратора. Изобретение позволяет на вход дифференциального интегрирующего усилителя подавать сигнал, равный разности напряжений сигналов измерительного и контрольного каналов, постоянная составляющая электрического сигнала, определяющая уровень пульсации на выходе, оказывается подавленной,, что позволяет повысить производительность фотометрических измерений высокой точности за счет повышения быстродействия устройства 4

ДВУХЛУЧЕВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ФОТОМЕТР, содержащий источник излучения, на оптической оси которого установлен светоделитель, отражатели, переключатель оптических каналов и