Устройство для поверки люксметров Советский патент 1988 года по МПК G01J1/26 

(Л

с

Изобретение относится к оптическим измерениям и может быть использовано в метрологии для поверки люксметров. Цель изобретения - повышение точности поверки. Устройство содержит стабилизированный источн ик света, оптически связанный с входом блока сменных нейтральных светофильтров, амплитудный модулятор света, фотс- приемник, усилитель и источник опорных напряжений. I ил.

00

со

Jib О) СО

ИэоОретение относится к оптическим измерениям и может применяться в метрологии для поверки .люксметров.

Цель изобретения - повьппение точности поверки люксметров.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Оно содержит стабилизированный источник 1 света, блок 2 сменных нейтральных светофильтров (ослабитель-светового потока), амплитудный модулятор 3 света (регулируемый ослабитель), фотоприемник 4, выход 5 устройства, усилитель 6, источник 7 опорных напряжений.

Стабилизированный источник 1 светового излучения оптически связан при помощи блока 2 сменных нейтральных светофильтров с оптическим входом амплитудного модулятора 3- света, выход которого оптически связан с фото- Приемником 4 и является также в ыхо- дом 5 устройства. Фотоприемник А подключен к одному входу усилителя 6, второй вход которого подключен к источнику 7 опорного напряжения, а выход усилителя 6 - к электрическому входу амплитудного модулятора 3 света

Устройство работает следующим об- разом.

Световой поток Ф, излучаемый стабилизированным источником 1 светового излучения, проходит через блок 2 сменных нейтральных светофильтров. Путем смены аттестованных нейтральных светофильтров, устанавливаемых в блоке 2, достигается ступенчатое изменение освещенности фотоэлемента поверяемого люксметра, установленного .на вы ходе устройства.

С выхода блока 2 световой поток Ф поступает на оптический вход амплитудного модулятора 3 света. Световой поток Фф можно математически представить в виде суммы двух световых

- Ф, Фвк,

,; Ф j, п m + п - 1, постоянные коэффициенты, значения которых при поверке ступенчато изменяются при смене нейтральных светофильтров в блоке 2.

поток Ф проходит через модулятор 3 света и форходе 5 устройства свето, который далее поступа0

5

о 5

о

д

35

ет на фотоэлемент поверяемого люксметра. Величина Ф равна

Ф ф,т(ир),

где Т(и ) - коэффициент пропускания амплитудного модулятора 3 света, зависящий от напряжения Up на его электрическом входе. Световой поток Ф. проходит через амплитудный модулятор 3 света и формирует световой поток Ф. , который поступает на фотоприемник 4 установленный на одном из входов усилителя 6.

При этом на данном входе усилителя 6 образуется напряжение U, равное

и лф,и, ,,T(Up),

где f - коэффициент фотоэлектрического преобразования приемника 4. Напряжение U на выходе усилителя

к„ Си,

ус

равно

Up - K,C(UO - U)

,,Т(ир), где коэффициент усиления усилителя 6.

За счет отрицательной обратной связи с выхода амплитудного модулятора света на его электрический вход выполняется приближенное равенство

и, ,т(и,Ч

которое тем точнее, чем больше коэффициент усиления К таким образом

T(Up)

Uo

;;

ф,т(ир)

.

РФвх

Вводят постоянный коэффициент rf, учитьгаающий все потери света в устройстве, тогда

А - J Ф О/ --А

Таким образом, величина входного светового потока Ф регулируется как путем установки разных нейтральных сгетофильтров в блоке 2, так как при этом изменяется величина Фр а следовательно и величина отношения Ф ,/Ф |, (учитывая, что Ф Ф, Ф5,) так и путем изменения величины опорного напряжения и.

Изменение величины Ф Ф осуществляют только ступенчато путем замены нейтрального светофильтра в блоке 2. Напряжение U, изменяют как ступенчато, так и плавно.

Ступенчатое изменение U осуществляется путем смены нейтральных светофильтров в блоке 2. Это необходимо

для калибровки формируемой на поверхности фотоэлемента поверяемого люксметра величины освещенности. Оптико- электронная отрицательная обратная связь обеспечивает высокую стабильность формируемых калиброванных величин освещенности.

Благодаря возможности плавной регулировки величины опорного напряжения Uj достигается плавное регулирование освещенности на поверхности фотоэлемента, что является одной иэ необходимых процедур при поверке для определения вариации показаний.

Нестабильность величины Ф определяется выражением

ЛФ1 JUe 4Ф1 4Л

и; У

Так как световые потоки Ф

.I.

ф Г х

и Ф,

1 вх являются частями одного и того же

светового потока Ф, то их нестабильности ЛФ УФ, и tJ одинаковы, а поскольку они имеют противоположные знаки, то взаимно уничтожаются.

Стабильность величин и U обеспечивается достаточно высокой. Так, например, при использовании в качестве фотоприемника кремниевого фото

диода ФД-2АК нестабильность составляет величину порядка 0,001Z.

При изменении температуры неста- бильно сть Л ft кремниевых фотопри емннков составляет величину 0,2 .- 0,25%/К и может быть снижена путем термостабилизации (либо термокомпенсации) фотоприемника.

Формула изобретения

Устройство для поверки люксметров, содержащее стабилизированный источник света, оптически (:вязаняый с входом ослабителя светового потока, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены регулируемый ослабитель светового потока, фотоприемник, усилитель и источник опорных- напряжений, при этом ослабитель светового потока оптически связан с последовательио установленными регулируемьм ослабителем и фото приемником, выход фотоприемниуа Подключен к первому входу усилителя, к второму входу которого подключен источник опорных напряжений, а выход усилителя подключен к управляЪхцему

входу, являющегося оптическим выходом |устройства.