Фотометр Советский патент 1985 года по МПК G01J1/04 

ю

00

сс

ФОТОМЕТР, содержащий измерительный канал, включающий источник свата и последовательно расположенные по ходу излучения светоделительньй-элемент, электромеханический модулятор с модулирующим диском с прозрачными и непрозрачными секторами, светосоединительный элемент и изме- . рительный фотоприемник, канал синхронизации, включающий два источника синхронизирующего излучения, каждый из которых оптически связан с приемником синхронизирующего излучения, и соединенный с приемниками синхронизирующего излучения и измерительнымфотоприемником двухтактный фазовый детектор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения,стабильности показаний и упрощения конструкции, непрозрачные секторы модулирующего диска выполнены с вырезами, расположенными симметрично относиттельно оси каждого сектора, причем каждый из вырезов вьшолнен.в виде участка кольца, внешний радиус S которого равен радиусу модулирующего (Л диска, внутренний радиус меньше внешнего на величину диаметра пучка синхронизирующего излучения, а угловой размер выреза превышает угловой размер пучка измеряемого излучения.

//

(иг. 1 Изобретение относится к области а паратуры для физико-химических измерений и может быть использовано для анализа веществ в различных производствах химической, нефтехимической, пищевой и других отраслей промьшшенности. Цель изобретения - повьшение точности измерения, стабильности показаний, и упрощение конструкции, На фиг.1 приведена .оптико-электронная схема фотометра; на фиг.2 форма вьтолнения моделирующего диска на фиг.3 - Осциллограмма сигналов. Фотометр (фиг.1) содержит источник излучения 1, приемник 2 излучения, зеркала 3 и 4, электромеханичес кий модулятор 5 светового потока с моделирующим диском 6, двухтактный фазочувствительный детектор 7с клю чами 8 и схемой 9 управления и двумя источниками 10 и приемниками 11 синхронизирующего потока, оптически клин 12, светофильтры 13 и 14, пред варительный усилитель 15 с разделительным конденсатором 16, усилитель мощности 17, реверсивный электродви гатель 18 и шкалу 19. Зеркала 3 и-4, светофильтры 13 и 14 и электромеханический модулятор 5 установлены последовательно по пу ти потока излучения между источника ми 1 и приемником 2 излучения. Модулирующий диск 6, источники 10 и приемники 11 синхронизирующих потоков расположены симметрично относительно осей измеряемых потоков Излу чения так (см. фиг..2), что на приемник 2 излучения попеременно попада только один из измеряемых потоков, а соответствующий синхронизирующий поток при этом перекрыт. Выход приемника 2 через последовательно вклю ченные предварительный усилитель 15 ключи 8 двухтактного фазовдго детектора 7 и усилитель мощности 17 свя зан с управляющей обмоткой реверсив ного электродвигателя 18. 1 . Фотометр работает следующм образом. Поток излучения от источника 1 разделяется с помощью зеркал 3 и 4 на два потока: опорный (на фиг.1 верхний) и рабочий- (нижний). Оба п тока проходят соответственно через светофильтр 13 или, 14, моделируются диском бис помощью зеркал 3 и 4 св дятся на приемник 2 излучения. Моелирующий диск 6 модулятора 5 расположен симметрично относительно осей световых пучков так, что на приемник 2 излучения попеременно попадает только один из потоков излучения: опорньй или рабочий. С приемника излучения электрический сигнал, пропорциональный потокам излучения, попадает -на предварительньй усилитель 15, где с помощью разделительного конденсатора 16 выделяется только переменная составляющая напряжения сигнала, пропорциональная разности двух потоков излучения. Усиленн 1й по напряжению сигнал с предварительног о усилителя подается на двухтактный фазочувствительный детектор 7, электронные ключи 8 которого управляются схемой 9 управления в такт с прохож,цением опорного или рабочего сигнала. Это достигается тем, что источники 10 и приемники 11 синхронизирующих потоков схемы 9 управления расположены на одной прямой, соединяющей ось модулятора и центры потоков излучения, как показано на фиг.2. Переменное напряжение, форма которого приведена на фиг. 3, выпрямляется фазочувствительным детектором, и постоянное напряжение поступает на усилитель мощности 17 и реверсивный электродвигатель 18. Электродвигатель 18 в зависимости от фазы (полярности) постоянного напряжения с выхода фазового детектора перемещает оптический клин 12 в такое положение (увеличивая или уменьшая поток), при котором рабочий поток станет равным опорному и, следовательно-, напряжение на выхЬде фазового детектора станет равным нулю. Работа фазового детектора синхронизирована с положением моделирующего диска относительно окон, пропускающих световые потоки, а следовательно, и с фазой переменного напряжения сигнала. Благодаря вырезам в непрозрачных секторах фазовый детектор пропускает область только экстремальных значений сигнала, а область перехода фазы нап зяжения сигнала через нуль исключается. Действительно, например, при смещении центра моделирующего диска изза неточной начальной установки или в процессе эксплуатации из положения О в положение 0 (фиг.2) угол 0 между образующими, проходящими через центры сечений светокых пучков, уике отличается от угла 02 между образующими сектора. При этом распределение во времени интенсивностей падаюищх на приемник потоков радиации искажается, как показано на фиг.За. В результате на выходе приемника даже при равенстве интесивностей потоков (оптическая система уравновешена) об разуется электрический фон (например, по форме, соответствующей фиг. 3 б). Если бы при этом длительность импульса управления плечом фазового детектора бьша равна полупериоду сигнала 1, то .через фазоный детектор прошли бы нечеткие гармоники электрического фона и создали бы на его нарузке эквивалентный сигнал помехи, который фотометр отработал бы как полезный сигнал. Однако благодаря наличию вырезов (как показано на фиг, 2) длительность импульса управления плечом фазового детектора Tj меньше полупериода Т и прохождеСечения санхр. nomof

Сечения изм.

oS rnoffoB

Фиг. 2 94 ние электрического фона значительно снижа:тгя. Размер выреза определяет Т - т, время L между появлением сигнала 2 той или инор фазы и открыванием соответс1дующего плеча фазового детектора, Время н 1 должно быт) не менее Ulитeльнocти элМ трического фона. При этом почти полност1 ю ислючается влияние как технологической неточ сости установки оси моделирующего диска и источников и ггриемников синхронизирующего излучения, так и их смещения п процессе эксплуатации. Исключение элементов регулировки положения электромеханическсчм модулятора, источников и приемникоп синхронизирующего излучения позно.ияот упростить конструкцию фотометра. Использование изобретения позволит пов1.1сить точность измерения путем снижения случайной составляющей погрешности и увемшчить пргмя стабил1)Т1ой работы фотометра.

a