Фотометрическая двухлучевая дифференциальная схема Советский патент 1986 года по МПК G01F1/44 

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано в оптических газоанализаторах, а также для измерения различных оптических характеристик объектов.

Цель изобретения - повышение точности измерений при сохранении высокой чувствительности к маль1м оптическим поглощениям путем стабилизации разностного сигнала по отношению к колебаниям электрических параметров схемы.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - графики временной зависимости сигнала фотоприем- ник а.

Устройство содержит источник 1 излучения, два оптических канала 2 и 3 последовательно расположенные обтюратор 4, нулевую заслонку 5 в одном из каналов, светособирающее устройство 6, фотоприемник 7, интегрирующую RC- цепочку 8, усилитель 9, имеющий вход управления коэффициентом усиления, разделитель 10 гармоник. Выход пер- вой гармоники разделителя соединен с входом синхронного детектора 11, синхронизированного цепью 12 с частотой вращения обтюратора 4, выход второй гармоники цепью 13 обратной связи соединен с управляющим входом усилителя 9, вьшод синхронного детектора 11 с прибором 14. Усилитель 9 является усилителем переменного тока низкой частоты, разделитель 10 гармоник представляет собой пассивный фильтр .частот, вьщеляющий из общего периодического сигнала первую и вторую гармоники, например, с помощью колебательных контуров.

Устройство работает следующим образом.

Изучение от источника 1 направляется в два оптических канала 2 и 3. Диск обтюратора 4 модулирует лучи таким образом, что в течение времени несколько меньшем половины периода повторения, открыт первьй канал, затем на небольшой промежуток времени перекрыты оба канала, потом открывается второй канал на такое же время.

что и первый. На фиг. 2, - время засветки первого или второго канала; f продолжительность промежутка затемнения; Т - период модуляции; А1 - амплитуда сигнала первого канала; А2 - амплитуда сигнала второго канала,.

Нулевая заслонка 5 служит для выравнивания амплитуд А1 и А2 в исходном

,

2

когда

поглощение в

измерительном канале отсутствует. Разница амплитуд А1 и А2 соответствует наличию поглощения в измерительном канале.

Интегрирующая RC-цепочка 8 служит для уменьшения пиковых значений переменной составляющей сигнала, которые обусловлены кратковременными промежутками затемнения.

Первая гармоника, выделенная разделителем 10, является выходным сигналом, несущим информацию об измеряемом параметре, вторая гармоника используется для обеспечения постоянства коэффициента усиления усилителя 9 путем автоматической регулировки усиления усилителя через цепь 13 обратной связи.,

. Поскольку сигнал второго канала сдвинут по отношению к сигналу первого канала на Т/2 (фиг. 2), первая гармоника сигнала второго канала окажется в противофазе с первой гармоникой сигнала первого канала, вторая же гармоника сигнала второго канала буг дет совпадать по фазе с второй гармоникой первого канала, т.е. в суммарном сигнале первые гармоники подавляются, а. вторые - складываются. Так как амплитуда гармоники пропорциональна интенсивности светового потока в соответствующем канале, первая гармоника пропорциональна разности ин- тенсивностей потоков в каналах, а вторая - их сумме, т.е. общий уровень сигнала.

характеризует

Автоматическая регулировка усиления обеспечивает неизменным уровень второй гармоники, т.е. стабилизируется общий уровень сигнала, а следовательно, и разностный сигнал.

Если обозначить через I, и 1 интенсивности излучения в первом и втором каналах, через oL и /3 -амплитуды первой и второй гармоник суммарного сигнала фотоприемника соответственно, то можно записать

50

1Ъ

К (1л - 1г)

(О

55

/ к (I, + 1), (2)

где К - коэффициент пропорциональности.

Если коэффициент передачи усилителя совместно с КС-цепью для первой гармоники, а К, - то же, для второй гармоники, то на выходе ля имеем:

- г).

Nm

Взяв отношение (3) и (4), п Кй

быу (

в,х к,

-f

Из этого выражения видно, что амплитуда первой гармоники на выходе усилителя cd ,у определяется только f5 отношением интенсивностей лучей в двух каналах, так как |Э нк поддерживается постоянной за счет автоматической регулировки усиления, а отношение

остается неизменным, хотя каждая

Р

из этих величин в отдельности изменяется, так как первая и вторая гармоники проходят через один и тот же тракт усилителя.25

10

f5

25

Формула изобретения

Фотометрическая двухлучевая дифференциальная схема, содержащая источник излучения, два оптических канала и расположенные последовательно обтюратор, нулевую заслонку в одном из каналов, светособирающее устройство, фотопримник, усилитель, синхронный детектор, синхронизированный с частотой вращения обтюратора, и измерительный прибор, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений при сохранении высокой чувствительности к малым оптическим поглощениям, в нее введены интегрирующая RC-цепочка и разделитель гармоник, вход которого соединен с выходом усилителя, а выходы первой и второй гармоник разделителя соединены соответственно с входом синхронного детектора и с управляющим входом усилителя, сигнальный вход которого через RC-цепочку соединен с выходом фотоприемника.

Изобретение относится к измерению оптических характеристик объектов в фотометрических двухлучевых дифференциальных схемах. Для повышения точности измерений осуществлена стабилизация разностного сигнала по отношению к колебаниям элект4)ичвских параметров системы путем регулирования усилителя сигналом второй гармоники. 2 Ил.

(l/e.f

/Л

cpt/z,Z

Редактор А. Козориз

Составитель Е. Маколкин

Техред Г.Гербер Корректор М. Максимишинец

Заказ 3081/44Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CGCP

по делам изобретений и откры1: ий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическбе предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4