Источник оптического излучения Советский патент 1986 года по МПК G01J3/10 

Изобретение относится к фотометрии и может найти применение в приборах для изучения оптических свойств различных сред, а также для измерения содержания взвешенных веществ в жидких средах.

Цель изобретения - повышение стабильности излучения лампы накаливания.

На чертеже изображена принципиальная схема источника излучения.

Источник содержит RC-генератор, вклю- чаюш.ий усилители 1 и 2, обведенные на чертеже пунктирными линиями, каждый из которых содержит интегральную микросхему типа дифференциального операционного усилителя соответственно 3 и 4, выходной двухтактный эмиттерный пх)вторитель на транзисторах 5, 6 и 7, 8 соответственно. В качестве нелинейного элемента RC-г енерато- ра использован металлический объект накаливания, например нить лампы накаливания 9. RC-генератор содержит также последовательную RC-ценочку, состоящую из резистора 10 и конденсатора 11, параллельную RC-цепочку (резистор 12, конденсатор 13), а также резисторы 14-16. Усилитель 2, резисторы 15, 16 и лампа 9 образуют узел 17, обведенный на чертеже штрих- пунктирной линией.

Инвертирующий и неинве,ртирующий входы усилителей 1 и 2 совпадают со входами «- и «-(- соответствующих микросхем 3 и 4, а выходами усилителей 1 и 2 являются точки соединения эмиттеров транзисторов 5, 6 и 7, 8 соответственно. Микросхемы 3 и 4 имеют большое входное сопротивление и большой коэффициент передачи по напряжению (порядка 10.000).

Соответственно такими же параметрами обладают и усилители 1 и 2, но выходное сопротивление их, благодаря эмиттерным повторителям, очень мало. Лампа 9 играет роль инерционно-нелинейного элемента генератора, обеспечивающего достижение установившихся синусоидальных колебаний. Под инерционно-нелинейным элементом понимается, как обычно, объект, сопротивление которого изменяется при изменении приложенного к нему напряжения (или тока), но это изменение проявляется с запаздыванием. В нашем случае время запаздывания должно значительно превышать период колебаний, что легко достижимо для частот порядка 100 Гц и более. Степень инерционной нелинейности накапливаемого объекта определяется двумя факторами: зависимостью сопротивления объекта от его температуры (температурным коэффициентом) и степенью изменения температуры объекта под воздействием изменения мощности, выделяемой за счет протекающего по нему тока. Инерционно-нелинейные свойства входного сопротивления узла 17 (между точкой а и корпусом) лучше, чем у лампы накаливания 9.

, В устройстве установившееся состояние возможно только при одном и том же зна

0

5

0

5

0

5

0

5

чении сопротивления лампы вне зависимости от температуры среды. В предложенном устройстве оно действительно возникает. Значит температура нити лампы во всех установив- щихся состояниях одинакова, и поток излучения не зависит от температуры среды.

Как правило, генераторы предназначены для питания внешних цепей стабильным по амплитуде синусоидальным напряжением.

В предлагаемом устройстве используется другая сторона явления, происходящего в такого рода генераторах, не проявляющаяся при традиционном его применении - независимость температуры нити лампы от температуры среды, за счет чего и достигается стабильность потока излучения. Выходное напряжение генератора в предлагаемом устройстве совершенно не используется для питания каких-либо внешних цепей.

Выходное напряжение генератора в установившемся режиме его работы зависит от температуры среды ввиду того, что температура среды, естественно, влияет на температуру нити, от которой зависит ее сопротивление. Но температура нити в установившемся состоянии колебаний генератора не зависит от температуры среды.

В известной схеме RC-генератора лампа включена между инвертирующим входом усилителя и корпусом. В предлагаемо.м устройстве лампа включена между инвертирующим входом усилителя 1 и выходом дополнительного усилителя 2; между инвертирующими входами усилителей включен первый дополнительный резистор 15, а между инвертирующим входом усилителя 2 и его выходом - второй дополнительный резистор 16; неинвертирующий вход усилителя 2 соединен с корпусом. Таким образом, вместо лампы в предлагаемом устройстве (по сравнению с аналогом) между инвертирующим входом усилителя и корпусом включено входное сопротивление узла 17, а лампа входит в состав этого узла.

Узел 17 представляет собой конвертер сопротивления. Обычное назначение конвертеров сопротивлений состоит в преобразовании величины сопротивления. В предлагаемом yctpoйcтвe в качестве преобразуемого сопротивления выступает нить накаливания лампы 9. Однако само по себе преобразование величины сопротивления не играет никакой роли в предлагаемом устройстве.

Назначение узла 17 состоит в том, что его входное сопротивление обладает более сильно выраженной инерционной нелинейностью по сравнению с отдельной лампой.

RBX под действием входного напряжения UBX сильнее изменяется за время At, чем сопротивление отдельно взятой лампы, включенной под напряжение той же величины. Само преобразование величины сопротивления не является существенным.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение стабильности излучения за счет уменьшения влияния на поток излучения температуры среды. Кроме того, оно значительно проще по конструкции (содержит меньшее число узлов). Устройство не требует высокостабилизированных источников питания, так как изменение напряжений питания выходных транзисторных каскадов почти не сказывается на величине коэффициента передачи генератора (ввиду того, что эти каскады входят в состав усилителей, охваченных сильной отрицательной обратной связью). Нестабильность напряжений, питаюших микросхемы, также почти не влияет на коэффициент передачи цепи генератора.

По сравнению с известными генераторами, которые могли бы использоваться в качестве источников излучения, схема предлагаемого устройства также обладает рядом преимуществ. Она обеспечивает более быстрое и надежное достижение установившегося состояния колебаний, а значит и лучшую стабилизацию потока излучения. Кроме того, схема позволяет снизить выходные напряжения усилителей, необходимые для достижения требуемого потока излучения, что увеличивает диапазон регулировки потока излучения и расширяет возможность использования микросхем, обеспечивающих стабильность коэффициента передачи генератора и его миниатюризацию, ведет к уменьшению напряжения, питаюшего устройство, а следовательно, к уменьшению его габаритов и веса, имеющему важное значение для построения полевых фотометров. Устройство является простым в настройке, эксплуатации и изго- товлении.

Формула изобретения

Источник оптического излучения, содержащий лампу накаливания, соединенную с блоком стабилизации, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности излучения, блок стабилизации выполнен в виде RC-генератора гармонических колебаний, нелинейным элементом которого является лам- 0 па накаливания, в источник оптического излучения введен конвертор сопротивлений, при этом вход инвертирующего операционного усилителя генератора и его общая шина подключены к выходу конвертора сопротивлений.

в

, «

п

11 2 «

I Т

// io

Изобретение относится к фотометрии и может найти применение в приборах для изучения оптических свойств различных сред. Цель.изобретения - повышение стабильности излучения лампы накаливания. Устройство содержит лампу накаливания, соединенную с блоком стабилизации. Стабильность потока излучения достигается за счет независимости температуры нити лампы от температуры среды. Устройство снабжено конвертором сопротивоТения. В качестве преобразуемого сопротивления выступает нить лампы накаливания. Блок стабилизации выполнен в виде RC-генератора гармонических колебаний. 1 ил. (О ГчЭ О5 о 05 со СП