Устройство для измерения индикатрис рассеяния света Советский патент 1987 года по МПК G01N21/01 

13

поток, что повышает точность измерений индикатрис и увеличивает диапазон исследуемых углов рассеяния. Для этого устройство содержит диск-модулятор 11, жестко закрепленный на валу механизма 4 вращения призмы 3, опт- ронную пару 13 реперов угла сканирования, которая формирует электрические сигналы, каждый из которых однозначно связан с величиной угла между направлением падающего и рассеянного световых потоков в данный момент времени. Формирователь 15 по этим сигналам формирует импульсы, в каждом промежутке между которыми оператор может масштабными потенциометрами 24 устанавливать требуемое значение коэффициента преобразования управляемого преобразователя ток - напряжение

Изобретение относится к оптическим устройствам для изучения размеров, формы и электромагнитных свойств частиц по угловому распределению рассеянного ими света.

Цель изобретения - повышение точности и информативности измерений.

На чертеже представлена блок-схеМ

I

устройства.

Устройство содержит источник 1 излучения, последовательрю расположенные по пути излучения неподвижную 2 и вращающуюся 3 призмы, механизм 4 вращения призмы 3, кольцевые зерка- ла 5 и 6 с отражающей поверхностью, плоские зеркала 7 и 8, фотоприемники 9 и 10 рассеянного и прямого излучения, диск-модулятор 11, жестко закрепленный на валу механизма 4 вращения призмы 3, оптически замыкающиеся через отверстия в диске-модуляторе 11 оптронные пары 12 и 13 реперов начала цикла и реперов угла сканирования, нормирующее устройство 14, вход которого подключен к электрическому выходу оптронной пары 12, формирователь 15 команд управления, состоящий из последовательно соединенных нормирующего устройства 16 (второй вход блока 15) и делителя 17 частоты (первый выход блока 15), вход

856

21, т.е. регулировать верхнюю грани- цу динамического диапазона регистрируемых сигналов, величина которой автоматически поддерживается постоянной в данных промежутках углов при последующих циклах сканирования по углам. Последнее достигается поочередным автоматическим подключением .(в зависимости от величины текущего значения углов, на которых регистрируется рассеянный световой поток) посредством ключей 23 в цепь обратной связи операционного усилителя22 потенциометров 24 по командам, вырабатываемым совокупностью последовательно соединенных элементов: формирователя 13 реперов угла, формирователя команд 1шравления 15, счетчика 18, и шифратора 19. 1 ил.

0

,

первого из которых является входом формирователя 15 команд управления и подключен к электрическому выходу оптронной пары 13, счетчик 18, R-вход (установки логического О) которого соединен-с вьгходом нормирующего устройства 14, а счетный вход - с выходом формирователя 15 команд управления, который является выходом делителя 17 частоты, шифратор 19, входы которого подключены к соответствующим выходам счетчиков 18, регистратор 20, входы которого подключены к выходам шифратора 19, формирователя 15 команд управления, нормирующего устройства 16 и нормирующего устройства 14, управляемый преобразователь 21 ток - напряжение, состоящий из операционного усилителя 22, прямой вход которого соединен с общей шиной, а инверсный является входом преобразователя 21 ток - напряжение, который подключен к электрическому выходу фотоприемника 9, аналогичньрс ключей 23,входы которых подключены к выходу операционного усилителя 22, который является выходом преобразователя 21 ток - напряжение, соединенным с регистратором 20, а управляющие входы являются управляющими входами преобразова- теля 21 ток - напряжение и подключены к выходам шифратора 19, масштабные потенциометры 24, одни входы которых соединены с соответствующими выходами аналоговых ключей 23, а другие - с инверсным входом усилителя 22,

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 1, отражаясь от призм 2 и 3 и кольцевых

замьгкают аргалш овые ключи 23, при этом в цепь обратной связи операционного усилителя 22 включаются соответствующие потенциометры 24 , Схема включения операпионного усилителя 22 с элементами обратной связи - потенциометром 24, аналоговым ключом 23 и фотоприемником (фотодиодом) 9, подключенным к инвертирующему входу

зеркал 5 и 6, пересекает исследуемый О (неинвертирующий вход соединен с общей шиной), представляет собой схему преобразователя 21 ток - напряжение, коэффициент преобразования которого прямо пропорционален величине сопрообъем под разными углами в зависимости от углового положения призмы 3. Рассеянное частицами излучение после отражения от кольцевого зеркала 6 собирается в фокусе F и, отражаясь от плоского зеркала 8, направляется в фотоприемник 9 рассеянного излучения. Использование размещенных в диаметрально противоположных фокусах зеркал 7 и 8 позволяет исключить попадание прямого потока в фотоприемник 9 рассеянного излучения. При вращении диска-модулятора 11, жестко закрепленного на валу меха}1изма 4 вращения призмы 3, потоки излучения в оптронных парах периодически прерываются и на выходах оптронных пар 12 и 13 возникают электрические импульсы реперов угла сканирования и начала

щей шиной), представляет собой схему преобразователя 21 ток - напряжение, коэффициент преобразования которого прямо пропорционален величине сопро15 тивления обратной связи (в данном случае сумме сопротивлений потенциометра и проходного сопротивления от- . крытого аналогового ключа) и может изменяться в широких пределах, при

20 этом обеспечивается высокая степень линейности коэффициента преобразования фо.топриемника (фотодиода) 9 светового потока в электрический сигнал. В зависимости от вида индикатрисы

25 рассеяния степень ее вытянутости на различных участках сканирования, чувствительность устройства в поддиапазонах коррекции может быть изменена, для чего необходимо установить по

цикла сканирования. Эти импульсы со- 30 шкалам масштабных потенциометров 24

величины сопротивлений, соответствующие определенным коэффициентам преобразования. При этом величины коэффициентов преобразования блока 21 ус- с танавливаются в каждом поддиапазоне коррекции независимо друг от друга таким образом, чтобы максимальная амплитуда регистрируемого сигнала в каждом из этих поддиапазонов лежала

ройства 16 импульсы поступают на вход Ю вблизи верхней границы динамического делителя 17, коэффициент деления ко- диапазона регистратора. Устанавливаответствуют определенным углам паде-. ния светового потока на объект и соответственно углам, на которых регистрируется рассеянный объемом световой поток. Электрические импульсы реперов угла сканирования посту пают на вход нормирующего устройства 16, где они нормируются по длительности и амплитуде. С выхода нормирующего устторого К выб.ран исходя из требуемого Количества поддиапазонов коррекции N

и равен

К - М N

где число М - число

импульсов-реперов угла сканирования за один цикл регистрации индикатрисы С выхода делителя импульсы поступают на регистратор 20 и на счетный вход счетчика 18, начальная установка в нулевое состояние которого осуществляется импульсом репера начала цикла сканирования, поступающим с выхода оптронной пары 12 через нормирующее устройство 14 на его R-вход.

Параллельный код с выхода счетчика 18 поступает на вход шифратора 19. Выходные сигналы шифратора поочередно

замьгкают аргалш овые ключи 23, при этом в цепь обратной связи операционного усилителя 22 включаются соответствующие потенциометры 24 , Схема включения операпионного усилителя 22 с элементами обратной связи - потенциометром 24, аналоговым ключом 23 и фотоприемником (фотодиодом) 9, подключенным к инвертирующему входу

(неинвертирующий вход соединен с общей шиной), представляет собой схему преобразователя 21 ток - напряжение, коэффициент преобразования которого прямо пропорционален величине сопротивления обратной связи (в данном случае сумме сопротивлений потенциометра и проходного сопротивления от- крытого аналогового ключа) и может изменяться в широких пределах, при

этом обеспечивается высокая степень линейности коэффициента преобразования фо.топриемника (фотодиода) 9 светового потока в электрический сигнал. В зависимости от вида индикатрисы

рассеяния степень ее вытянутости на различных участках сканирования, чувствительность устройства в поддиапазонах коррекции может быть изменена, для чего необходимо установить по

емые в процессе эксперимента величины коэффициентов преобразования устройства на каждом из участков коррек ции поддерживаются далее автоматически постоянными при последующих циклах развертки. Выходной сигнал преобразователя 21 ток - напряжение, несущий информацию об интенсивности рассеян5Q него под различными углами светового потока, поступает на регистратор 20, синхронно с ним на регистратор 20 поступают служебные сигналы с выходов нормирзгющего устройства 14, несущие

55 информацию о начале цикла регистрации индикатрисы, нормирующего устройства 16, несущие информацию о текущем значении угла сканирования, формирователя 15 команд управления, несущие

формацию о поддиапазоне коррекции - значении интервала углов, в котором устанавливается постоянное значение коэффициента преобразования устройства, и с шифратора 19, содержащие ин- формацию о фактической величине на данном участке коррекции коэффициент преобразования устройства (системы фотодиод - блок 21) .

Устройство для измерения индикатрис рассеяния света позволяет вести, оперативную (в темпе эксперимента ,1-1 мин) независимую коррекцию чувствительности устройства к световым потокам в отдельных узких (практически 1-5 ) интервалах из всего диапазона углов, на которых регистрируется рассеянный световой поток, и обеспечивает поддержание линейности световой характеристики примененной схемы фотодиод - операционный усилитель при регистрации световых потоков в широком динамическом диапазоне (до 80 дБ). Формула изобретения

Устройство для измерения индикатрис рассеяния света, включающее источник излучения, последовательно расположенные на пути излучения неподвижную и вращающуюся призмы, два соосных кольцевых зеркала, выполненные в виде вогнутых сфер и расположенные софокусно между собой по обе стороны неподвижной призмы, причем первое из них расположено соосно с осью вращения призмы, два плоских зеркала, расположенные под углом к

Редактор С.Пекарь Заказ 2501/35

Составитель Е.Маколкин Техред В.Кадар

Корректор

Тираж 776 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

оси светового потока в диаметрально противоположных фокусах кольцевых зеркал перед фотоприемниками прямого, подключенных к регистратору, и рассеянного излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и информативности измерений, в него дополнительно введены диск-модулятор, жестко закрепленный на валу механизма, вращающего призму, две оптронные пары реперов начала цикла и угла сканирования, нормирующее устройство, формирователь команд управления, счетчик, шифратор и управляемый преобразователь ток - напряжение, причем обе оптронные пары оптически замыкаются через вьшолнен- ные в диске-модуляторе отверстия, электрический выход оптронной пары реперов угла сканирования через первый выход формирователя команд управления подключен к входу счетчика,вход установки нуля которого через нормирующее устройство подключен к электрическому выходу оптронной пары начала цикла, а выходы - к входам шифратора, выходы которого подключены к регистратору и к управляющим входам преобразователя ток - напряжение, информационный вход которого подключен к электрическому выходу фотоприемника рассеянного излучения, а выход - к регистратору, дополнительные входы которого подключены к первому и второму выходам формирователя команд управления и к выходу нормирующего устройства.

Корректор В.Бутяга

Изобретение относится к оптическим устройствам для изучения размеров, формы и электромагнитных свойств частиц по угловому распределению рассеянного ими света. Изобретение позволяет осуществить оперативную независимую коррекцию чувствительности устройства к световым потокам в отдельных узких интервалах из всего диапазона углов, на которых регистрируется рассеянный световой (Л 00 00 ел О5