Устройство для определения оптических характеристик материалов Советский патент 1986 года по МПК G01J1/44 

11

Изобретение относится к технике оптических измерений, а именно к однолу евым фотометрам немодулиро- ванного света, и может быть 1споль- зовано в физических, химических,медико-биологических и других исследованиях, для измерения величин пропускания поглощения и испускания света различными веществами, при колориметрических абсорбционных, люминесцентных .измерениях и контроле цветовых характеристик объектов, например, фотоматериалов.

Цель изобретения - повышение быстродействия и тс-шости измерений.

На чертеже показана схема устройства „

Устройство содержит фотоэлектрический преобразователь I ,, источник 2 света, кювету 3, блок 4 управления преобразователь 5 ток-напряжение, усилитель 6, регистратор 7, компаратор 8, элемент И 9, генератор 10, счетчик 11 и преобразователь I2 цифра-аналог, второй элемент И 13 и D-триггер 14. При этом счетчик, 11 выполнен реверсивнь1Мд а генератор 10 - двухфазным. Управляемый источник 2 света через кювету с измеряемым объектом оптически связан с фотоэлектрическим преобразователем 1, например фотодиодом, который подключен к входу преобразователя 5 ток-напряжениеJ выход которого подключен к первому входу слгммирующего измерительного усилителя 6, Выход последнего подключен к регистратору

7и к одному из входов компаратора

8напр.жения, второй вход которого подключен к нулевой шине а выход - к D-входу D-триггера 14. Вход CD- триггера 14 подключен к одному выходу двухфазного генератора 10, второй выход которого подключен к первым входам элементов И 9 и 13; вторые входы которых соответственно подсоединены к выходам Б-триггера 14, выходы элементов И подключены

к суммирующему + и вычитающему -1 входам реверсивногэ счетчика I1, выходы которого подключены к преобразователю 12 цифра-аналог,выход которого подключен к второму входу усилителя 6, Блок 4 управления подключен к источнику 2 света и к управляющему входу генератора 10.

Устройство работает следующим образом.

.5

0

5

В начале измерительного цикла логический сигнал на выходе блока

4управления прекращает поступление , света на фотоприемних 1. Одновременно логический сигнал на выходе блока управления запускает двухфазный генератор 10. Эт1-1м обусловлен режим компенсации паразитных смещений нулевых значений сигналов, по- ступаюи(их на регистратор 7 при тем- новом режиме работы фотоэлектрического преобразователя 1. При этом напряжение с выхода преобразователя

5ток-напряжение суммируется с начальным выходньтм напряжением преобразователя 12 циф)а-аналог и после усиления усилителем поступает на регистратор 7, на котором отображается результат измерений, и инвертирующий вход компаратора 8. На выходе последнего появляется сигнал логического О, выходное напряжение усилителя 6 больше потенциала нулевой шины. Этот сигнал появляется и на неинвертирующем выходе D- триггера i 4.

В момент поступления импульса первой фазы тактового периода генератора iO на вход С. На инвертиру-ющем выходе D-триггера появляется сигнал логической 1, который открывает логический элемент И 9, и импульс второй фазы генератора 10 поступает на счетный вход + счет5 чика 11, состояние которого увеличивается на единицу. Соответственно увеличивается выходное напряжение преобразователя цифра-аналог и, так как усилитель является инвертирую0 щим, его выходное напряжение уменьшается. Если выходное напряжение усилителя продолжает быть больше потенциала нулевой тины с поступлением очередного тактового сигнала,

45 указанньй процесс повторяется. .

Если выходное напряжение усилителя 6 становится меньше нулевого потенциала, т„е. отрицательно, на выходе компаратора 8 появляется сигнал

50 логической 1, который в течение первой фазы послед.пощб:го тактового периода записывается на неинвертирующем входе D-триггера 14 и открывает логический элемент И 13.

Импульс второй фазы тактового периода генератора 10 поступает на счетный вход -I счетчика И, состояние которого уменьщается на единицу. Соответственно уменьшается вы55

3

ходное напряжение преобразователя 12 цифра-аналог и выходное напряжение усилителя увеличивается.

Таким образом, в режиме компенсции устройства на выходе усилителя 6 при достаточной разрядности счетка I 1 и преобразователя 12 цифра-алог поддерживается напряжение, достаточно близкое к нулевому значению (с точностью ±1 младшего разряда преобразователя цифра-аналог).

Момент перехода устройства в режим измерения определяется появленем на выходе блока 4 управления логического сигнала, который останавливает работу генератора 0. При этом состояние счетчика 11 и выходное напряжение преобразователя 12 цифра-аналог сохраняется неизменны до начала следующего цикла измерений. На выходе блока управления появляется обратный логический сигнал и свет от источника света через кювету 3 с образцом поступает на фотоэлектрический преобразователь 1, преобразуется далее преобразователе 5 в напряжение,пропорциональное фототоку, которое усиливается усилителем 6, его выходное напряжение поступает на индикатор 7, на которо непосредственно считывается результат измерения, соответствующий све- топропусканию исследуемого объекта.

Таким образом, для коррекции паразитных смеп1ений нулевых показаний индикатора в темновой фазе измерительного цикла предлагаемого устройства требуется значительно меньше тактов тактового генератора. Это объясняется тем, что флуктуации паразитных напряжений смещения, источниками которых являются дрейфы параметров фотоэлектрического преобразователя, преобразователя ток-напряжение и усилителя, носят медлен- ный характер и для коррекции этих изменений требуется небольшое количество скачков корректирующего напряжения. Тем самым скорость отсле

Составитель А.Чурбаков Редактор М.Бланар Техред Л.Сердюкова

Заказ 6821/35Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раувюкая наб., д. 4/5

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

М1вания паразитных напряжений смещения нулевых показаний индикатора значительно возрастает и, в конечном счете, величина темновой фазы измерительного цикла может быть уменьшена.

Ввиду того, что в предлагаемом устройстве исключается влияние промежуточных состояний реверсивного счетчика при его установлении, одновременно -с повышением быстродействия обеспечена высокая точность измерений .

15 Фор мул а изобрете иия

Устройство для определения оптических характеристик материалов, содержащее источник света, оптически связанный через кювету с фотоэлектрическим преобразователем, выход которого через преобразователь ток-напряжение подключен к одному входу усилителя, выход которого подключен к входам регистратора и компаратора, причем другой .вход усилителя соединен через преобразователь цифра-аналог с выходом счетчика, другой вход компаратора соединен с нулевой шиной, а также элемент И, генератор и блок управления, соединенный с источником света, о т л и- чаю щееся тем, что, с целью повьпмения быстродействия и точности измерений, оно снабжено вторым элементом И и D-триггером, счетчик выполнен реверсивным, а генератор двух- I фазным, причем его вход управления

соединен с выходом блока управления, один выход соединен с синхронизирующим входом D-триггера, а другой - с первыми входами элементов И, вто-- рые входы которых, соответственно присоединены к выходам D-триггера, выходы элементов И подключены соответственно к суммирующему и к вычитающему входам счетчика, а выход компаратора - к информационному входу D-триггера,

Корректор С,Шекмар

Изобретение относится к технике оптических измерений, а именно к однолучевым фотометрам немодулированного света, и позволяет повысить быстродействие устройства и точность определения оптических характеристик материалов. Устройство содержит управляемый от блока управления 4 источник света 2, который через кювету 3 с измеряемым объектом оптически связан с фотоэлектрическим преобразователем (ФП) 1,подключенным к прео бразователю 5 ток- напряжение, выходное напряжение последнего пропорционально интенсив- ности потока света, падающего на фотоэлектрический преобразователь 1, и усиливается усилителем.(у) 6, после чего поступает на регистратор (р) 7. Выходное напряжение подается также на компаратор (к) 8, который фиксирует на своем выходе полярность этого напряжения. На второй вход У подсоединен преобразователь 12цифра-аналог, цифровые входы которого подсоединены к вькоду счетчика 11. Путем управления счетчика, выполненного как реверсивного, с выхода К при пoмoD и D-триггера 14, генератора 10, выполненного как двухтактного и двух элементов И-9. 13во время темновой фазы цикла ifs- мерения,- когда световой поток прекращен, в течение нескольких тактов Т можно следить за компенсацией нового тока ФП и паразитных сигналов, возниканндих во входных цепях У, и достичь таким образом в короткое время напряжения на входе Р, близкого к нулю. В течение фазы измерения схема сохраняет свое состояние компенсации паразитных сигналов. Тем самым, путем резкого сокращения темновой фазы измерения достигнуто повышение скорости измерений и повышение быстродействия. 1 ил. I сл ю СХ) Од