Фотометр с цифровым отсчетом Советский патент 1985 года по МПК G01J1/44 

i-1 Изобретение относится к оптике и может быть использовано при измерениях, в процессе которых происходит изменение оптической плотности прозрачных сред, например при количественном анализе газов, аэрозолей, жидкостей, а результат измерений должен быть представлен в цифровом виде. Целью изобретения является повышение температурной и временной стабильности чувствительности фотометра с цифровым выходом. На чертеже изображена структурная схема фотометра. Фотометр с цифровым отсчетом имеет следующие блоки: источник излучения 1, элементы 2 формирования.эталонного и измерительного световых потоков, эталонную кювету 3, измерительную кювету 4, модулятор 5 с фор вIpoвaтeлeм 6 синхроимпульсов, прием ник 7 излучения, преобразователь 8 сопротивление - частота, вычислитель ное устройство 9, таймер 10, реверси ньй счетчик 11 со счетным входом, входом разрешения счета и входом управления режимом счета, одновибратор 12 с входом запуска и цифровым входом управления длительностью выдержки, устройство 13 перекрытия измерительного светового потока, уст ройство 14 вычитания кодов, блок 15 установки кода эталонного, уровня, устройство 16 суммирования и хранения с входом управления. Приемник излучения 7 подключен через устройст во преобразования 8 к входу вычислительного устройства 9, выход формиро вателя 6 синхроимпульсов соединен с входом запуска одновибратора 12 и входом управления режимом счета реве сивного счетчика 11, выход таймера 1 соединен с входами управления устрой ства13 перекрытия измерительного светового потока и устройства 16 сум мирования и хранения кодов, причем счетньй вход реверсивного счетчика 1 и его выход, соединенньй также с пер вым входом устройства 14 вычитания . кодов, является соответственно входом и выходом вьиислительнбго устрой ства 9, кроме того, второй вход устройства 14 вычитания кодов соединен с блоком 15 установки кода эталонног уровня, а выход - через устройство 1 суммирования и хранения кодов с циф7ровым входом управления длительностью выдержки одновибратора 12. Фотометр с цифровым отсчетом работает следующим образом. Оптический луч источника 1 преобразуется с помощью элементов 2 в два световых потока. Первый световой поток -.эталонньй - проходит через эталонную кювету 3, а второй - измерительньй - через измерительную кювету 4. При вращении модулятора 5 в формирователе 6 происходит формирование синхроимпульсов, а световые потоки попеременно проходят через кюветы 3 и 4 и попадают на приемник 7 излучения. Фотоприемник представляет собой фоторезистор, включенньй во времязадающую цепь генератора импульсов, который выступает в качестве преобразователя 8 сопротивления - частота. Изменения интенсивностей эталонного и измерительного световых потоков приводят к синхронному и пропорциональному изменению частот следования импульсов, генерируемых преобразователем 8. Эти импульсы попадают затем в вычислительное устройство 9, где происходит преобразование перепада интенсивностей излучения эталонного и измерительного световых потоков в соответствующий код. Преобразование перепада интенснвностей излучения эталонного и измерительного световых потоков, а следовательно, и соответствующих перепадов частот следования импульсов н;5 ныходе устройства преобразования 3 в код происходит следующим образом Выходные импульсы с выхода устройства преобразования 8 поступают на счетньй вход реверсивного счетчика 11. Формирователь 6 синхроим- . пульсов производит изменение режима счета счетчика 11 так, что при прохождении светового потока через эталонную кювету 3 счетчик 11 работает в режиме прямого счета, а при прохождении измерительной кюветы 4 - в реверсивном. Так как интенсивность излучения светового потока, прошедшего через измерительную кювету 4, всегда меньше или равна интенсивности излучения светового потока, прошедшего через эталонную кювету 3, частота следования импульсов с выхода устройства преобразования 8 в первом случае всегда меньше или равна частоте, соответствующей второму случаю, В результате за один цикл измерения, начинающийся моментом открытия эталонного светового потока и закан чивающийся перекрытием измерительного светового потока, на счетчике 1 1 остается код, соответствующий разности интенсивности и одновременно являющийся выходным кодом всего вычислительного устройства 9 Для исключения влияния изменения частоты вращения модулятора 5 на время счета реверсивного счетчика 11 ,а следовательно, и на код, соответствующий разности интенсивностей, одновибратор 12 задает время счета, независящее от частоты вращения модулятора и определяемое лишь кодом на входе управления длительностью выдержки. Такое построение схемы вычислительного устройства 9 путем изменения этого кода позволяет регулировать в некоторых пределах чувст виteльнocть фотометра, компенсируя ее температурное и временное изменение. Для проведения такой компенсации с помощью выходного сигнала таймера 10 происходит перекрытие измерительного светового потока устройств перекрытия 13. В результате код, ос танлцийся на реверсивном счетчике 11 зависит только от источника и прием ника излучения, что дает возможност 974 привести чувствительность фотометра к какому-либо эталонному уровню. Для этого из кода, остающегося на реверсивном счетчике 11 при перекрытии измерительного светового потока с помощью устройства 14 вычитания кодов, вычитается код эталонного зфовня, задаваемого блоком 15. Получающиеся при каждой компенсации коды разности поступают в устройство 16 суммирования и хранения кодов, которое, как и устройство 13 перекрытия управляется сигналом таймера 10. Код, накопившийся в устройстве 16 суммиро- вания и хранения кодов, управляет длительностью вьщержкй одновиб ратора 12. Если за период между двумя моментами подстройки не произошло изменений характеристик источника и приемника излучения, то на выходе устройства 14 вычитания кодов присутствует нулевой код, а на выходе устройства 16 суммирования и хранения кодов код остается 1прежним. Сле- довательно, прежней остается и длительность выдержки одновибратора 12. Соответствующим подбором коэффициента преобразования кода, хранящегося в устройстве 16, в длительность выдержки одновибратора 12 устанавливается сходящийся во времени процесс подстройки, при котором после очередной подстройки Jfoд на выходе устройства 14 вычитания кодов умень шается , приближаясь к нулево му во всем диапазоне рабочих температур.

ФОТОМЕТР С ЦИФРОВЫМ ОТСЧЕТОМ, содержащий источник излучения, элементы формирования эталонного и измерительного световых потоков, эталонную и измерительную кюветы, модулятор, снабженный формирователем синхроимпульсов, и приемник излучения, подключенный через устройство преобразования к входу вычислительного устройства, о т л ичающийся тем, что, с целью ,повышения температурной и временной стабильности чувствительности, в него дополнительно введены таймер и устройство перекрытия измерительного светового потока с входом управления, кроме того, устройство преобразования выполнено в виде преоб-разователя сопротивление - частота, а вычислительное устройство содержит реверсивньй счетчик со счетным входом, входом разрешения счета и входом управления режимом счета, одновибратор с входом запуска и цифровым входом управления длительностью выдержки, устройство вычитания кодов, блок установки кода эталонного уровня, устройство суммирования и хранения кодов, при этом выход формирователя синхроимпульсов соединен с входом запуска одновибратора и входом I управления режимом счета реверсивного счетчика, подключенного через (Л вход разрешения счета к выходу одновибратора, выход таймера соединен с входами управления устройства перекрытия измерительного светового потока и устройства суммирования и хранения кодов, причем счетный вход реверсивного счетчика и его выход, соединенный с первым входом устройства вычитания кодов , являются соот ветственно входом и выходом вычисС«д лительного устройства, второй вход устройства вычитания кодов соединен . со с блоком установ-ки кода эталонного Iуровня, а выход через устройство суммирования и хранения кодов - с цифровым входом управления длительностью выдержки одновибратора.