Измеритель энергии излучения Советский патент 1991 года по МПК G01J5/24 

Изобретение относится к технике измерения энергии излучения, и может быть использовано в радиометрах, спектрорадиометрах, спектрометрах, газоанализаторах.

Известен измеритель энергии излучения, содержащий оптическую систему, модулятор, приемник излучения, синхронный накопитель, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор и регистрирующее устройство.

Недостатком известного устройства является то, что постоянная времени

Од

накопления синхронного детектора вы00бирается неизменной, а это приводит к снижению быстродействия и ухудшению точности измерения быстропеременных потоков.

Известен та1сже измеритель энергии излучения, содержащий оптическую систему, модулятор, приемник излучения, синхронный накопитель, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор, приемник опорного канала, ключ, квадратичный детектор, измеритель отношения, схему управления постоянной времени накопления и регистрирующее устройство. Недостатками известного измерителя являются: низкая точность измерения, вызванная конструктивными особенностями устройства; низкая надежность вследствие слонности схематехнического решения. Ближайшим техническим решением является измеритель энергии излучения, содержащий последовательно расположенные оптическую систему и модулятор, последовательно соединенные приемник излучения, синхронный накопитель, усилитель перемен ного напряжения, синхронный детектор и регистр атор, схему управления постоянной времени накопления, вход которой связан с выходом синхронного детектора, а выходее - с синхронным накопителем, и датчик опорного канала, вькод которого связан с синхронным накопителем и синхронным детектором. Недостатком известного устройства . является наличие большой постоянной времени накопления при нулевом сигнале на выходе синхронного детектора, что ведет к достаточно большому времени выхода на режим, особенно при измерении сигналов низкой и средней интенсивности, а также к снижению точ ности измерения быстропеременных сигналов. Цель изобретения - повьшение точности и уменьшение времени измерения за счет адаптивного слежения за значением измеряемой энергии. Указанная цель достигается тем, что измеритель энергии излучения, содержащий последовательно расположенные оптиче скую систему Имодулятор, последова тельно соединенные приемник излучения синхронный накопитель, усилитель пер менного напряжения, синхронный детек тор и регистратор, схему управления постоянной времени накопления, вход которой связан с выходом синхронного детектора, а выход ее - с синхронны накопителем, и датчик опорного канала, выход которого связан с синхронным накопителем и синхронным детекто ром, дополнительно содержит генерато электрических импульсов, сравнивающе устройство и источник опорного напряжения, причем выход синхронного детектора соединен с первым входом сравнивающего устройства, второй вхо которого соеднпен с выходом источника опорного напряжения, а выход - со входом генератора электрических импульсов, выход генератора электрических импульсов подключен к суммирующему входу схемы управления постоянной времени накопления. На чертеже изображена структурная схема измерителя энергии излучения. Измеритель энергии излучения содержит последовательно расположенные оптическую систему 1, модулятор 2, последовательно соединенные при- емник излучения 3, синхронный накопитель 4, усилитель переменного напряжения 5, синхронный детектор 6, регистратор 7, схему управления постоянной времени накопления 8, вход которой связан с ВЫ1СОДОМ синхронного детектора 6, а выход ее - с синхронным накопителем 4, и датчик опорно- . го канала 9, выход которого связан с синхронным накопителем 4 и синхронным детектором 6, генератор электрических импульсов 10, сравнивающее устройство 11 и источник опорного напряжения 12, причем выход синхронного детектора 6 соединен с первым входом сравнивающего устройства 11, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 12,-а выход - со входом генератора электрических импульсов 10, выход генератора электрических импульсов 10 подключен к суммирующему входу схемы управления постоянной времени накопления 8. Устройство работает следующим образом. Световой сигнал проходит через оптическую систему 1, модулируется модулятором 2 и попадает на приемную площадку приемника излучения 3. Электрический сигнал с приемника излучения 3, амплитуда которого пропорциональна энергии светового сигнала, поступает на вход синхронного накопителя 4, затем усиливается усилителем переменного напряжения 5 и подается на вход синхронного детектора 6. Опорным напряжением для синхронного накопителя 4 и синхронного детектора 6 является напряжение, поступающее с выхода датчика опорного канала 9. С выхода синхронного детектора 6 постоянное напряжение, пропорциональное энергии излучения,, подающего на приемную площадку приемника излучения 3, поступает на вход

регистратора 7, а также па один из входов сравниваюцего устройства 11. и на вход схемы управления постоянной времени накопления 8.. Схема управления постоянной времени накопления 8 изменяет величину постоянной времени синхронного накопителя 4 в соответствии с выходньм напряжением синхронного детектора 6. При увеличении сигнала постоянная времени накопления уменьшается, а при уменьшении сигнала постоянная времени накопения увеличивается. Увеличение постоянной времени накопления происходит до тех пор, пока напряжение, подаваемое с выхода синхронного детектора 6 на вход сравнивающего устройства 11, больше напряжения источника опорного папряжания 12, подаваемого на вход сравнивающего устройства 11. При уменьшении выходного . сигнала сигосронного детектора 6 ниже напряжения источника опорного напряжения на выходе сравнивающего устройства 11 появляется напряжение, эапускающее генератор импульсов 10, причем величина запускающего напряжения пропорциональна разности входных напряжений сравнивающего устройства 11. Амплитуда импульсов на выходе генератора электрических импульсов 10 пропорциональна величине запускающего напряжения на

выходе сравнивающего устройства 11. Сигнал с выхода генератора импульсов 10 поступает на суммирующий вход схемы управления по стоянной времени накопления 8, где суммируется с посто- ; янной составляющей, пропорциональной постоянному напряжению па выходе синхронного детектора 6.

0 Импульсная форма сигнала на выходе схемы управления постоянной времени накопления 8 позволяет кратковременно, практически не влияя на соотнопение сигнал/шум на выходе устройства, уменьшать постоянную времени для возмоино более быстрого роста выходного сигнала при наличии любого по амплитуде скачка измеряемого сигнала на входе. Таким образом, кратковременное уменьшение постоянной времени накопления позволяет повысить скорость нарастания выходного напряжения при появлении сигнала на входе, т.е. сократить время измерения.

5

Повышение точности измерения определяется адаптивным слежением устройства за значением энергии светового сигнала и изменением постоянной времени обратно пропорционально значению энергии, что позволяет более точно измерять энергию кратковременных импульсных выбросов, присутствующих в световых потоках.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭНЕРПШ ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий последовательно расположенные оптическую систему, модулятор, последовательно соединен ныё приемник излучения, синхронный накопитель-, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор и регистратор, схему управления постоянной времени накопления, вход которой связан с выходом синхрон ного детектора, а выход ее с синхронным накопителем, и датчик опорного канала, выход которого связан с синхронным накопителем и синхроным детектором, от.лич ающ и и с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени измерения за счет адаптивного спеже-. ния за значением измеряемой энергии, он дополнительно содержит генератор электрических импульсов, сравнивающее устройство и источник опорного напряжения, причем выход синхронного j детектора соединен с первьм входом сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом ис-: (f точника опорного напряжения, а выход - .с входом генератора электрических импульсов, выход генератора . электрических импульсов подключен к суммирующему входу схемы управления постоянной времени накопления.