Двухлучевой фотометр Советский патент 1988 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к области приборостроения, а более конкретно к технике измерения фотометрических нараметров, и может быть использова- но для измерения коэффициентов нро- нускания, отражения, рассеивания и других характеристик среды или объектов.

Целью изобретения является повы- шение надежности фотометра.

На чертеже дана схема фотометра с двумя источниками.

Фотометр содержит источники 1 и 2 модулированного света, измерительный 3, эталонный 4 и два дополнительных тракта 5 и 6. Свет от источников 1 и 2 через измерительный и эталонный тракты поступает на фотопреобразователь 7, а через дополнительные трак- ты - на фотопреобразователь 8. Выход фотопреобразователя 7 соединен с одним из входов вычитающего устройства 9, к второму входу которого подключен через коммутатор 10 источник 11 опорного напряжения. Выход вычитающего устройства 9 соединен с вторым входом схемы 12 сравнения непосредственно, а с первым - через коммутатор 13. Выход схемы 12 сравнения соединен с управляющим входом фотопреобразователя 7.

Выход фотопреобразователя 8 через коммутатор 14 соединен с входами схемы 15 сравнения, на втором входе ко- торой установлен делитель 16. Выход схемы 15 сравнения через коммутатор 17 и усилитель 18 соединен с управляющим входом регулируемого источника 2 света.

В схемах 12 и 15 сравнения первые входы выполнены с запоминанием уровня сигнала на период коммутации.

Фотометр работает следующим образом.

На фотопреобразователи 7 и 8 поступает непрерывная последовательност световых импульсов от источника 1 света через измерительный 3 и дополнительный 6 тракты соответственно.

Выходной сигнал фотопреобразователя 7 в виде напряжения поступает на вход вычитающего устройства 9.

В этот период коммутации все коммутаторы, так как они работают син- хронно, находятся в положении I, поэтому на оба входа схемы 12 сравнени и на измерительньй вькод фотометра подается напряжение, пропорциональ-

ное световому потоку измерительного тракта

Ufibix де Ф„,

Ч Ф f : к

И| ф

(1)

световой поток от источника 1 спета;

коэффициент пропускания измерительного тракта; коэффициент преобразования фотопреобразователя 7.

В этот же период коммутации выходной сигнал фотопреобразователя 8 поступает на первый вход схемы 15 сравнения и равен

с иГКаГК.р,,

(2)

где К

1

коэффициент передачи дополнительного тракта 6;

Кда - коэффициент преобразования фотопреобразователя В.

При истечении периода коммутации все коммутаторы устанавливаются в положение II: коммутатор 17 включает источник 2 света, коммутатор 10 подключает по входу вычитающего устройства 9 источник 11 опорного напряжения, коммутатор 13 отключает выход фотометра от первого входа схемы 12 сравнения, а коммутатор 14 переключает выход фотопреобразователя 8 с первого входа схемы 15 сравнения на вход делителя 16.

При этом сигнал на выходе фотопреобразователя 7, т.е. и на входе вычитающего устройства 9, определяется суммой световых потоков из измеритель ного и эталонного трактов

и, (и.,,. К,)-К,, (3)

где VCI световой поток от источника 2 света;

К - коэффициент передачи эталонного тракта.

Следовательно, на втором входе схемы сравнения напряжение равно

.,,-Уоп. ()

где и - опорное напряжение источника 11.

На выходе фотопреобразователя 8, т.е. на входе делителя 16, сигнал определяется суммой световых потоков из дополнительных трактов

i, .(, .-K. V

где KQJ коэффициент передачи дополнительного тракта 5. На выходе делителя сигнал равен

) 1 Uj- и , а на выходе схемы 15

сравнения

ли и, - и, (6)

где ди - сигнал небаланса, действую

щий на входе усилителя. Подставляя и с из. (2), получим

ли |(Ф„,- К,.), (7)

Световой поток источника 2 регулируется изменением напряжения на его управляющем входе, соединенном с выходом усилителя 18, и определяется по выражению

г ,

(8)

где K. - коэффициент усилия усилителя;Kj,2 - коэффициент преобразования

источника 2 света,

Подставляя из этого вьфажения значение Uи в выражение (7), после несложных преобразований получим

IIIIIX-IIIIITiir

(

Задаваясь значением при котором первое слагаемое в знаменателе этого выражения станет пренебрежимо малым, получим

ф Р, . Sti. г Ui к.

Подставляя в (4) найденное значение Pu-i , получим

2 Ри/ - Igt а на выходе схемы 12 сравнения

ли, ,, Ф„ .к,.к,-и„, .(i2)

Это напряжение подается на управ Ляющий вход фотопреобразователя 7, при этом его коэффициент преобразования К а,, изменяется до пначеиип, при котором соблюдается раврпстно

--Kg KcJ,, - UQ ,

ч.

поэтому

10

%/S. ° -к-- 1

(13)

Подставляя произведение К в выражение (1), получим статическую характеристику фотометра в виде

UBWX оп к„, Kg

(U)

2025

jO

,Q

45

50

i2)

55

Преимуществами предлагаемого фотометра является повышенная надежность, которая достигается исключением подвижных механических устройств для коммутации световых потоков, что при исполнении коммутаторов в виде полупроводниковых ключей позволяет полностью исключить подвижные механические и контактные элементы в конструкции фотометра.

Формула изобретения

Двухлучевой фотометр, содержащий первый источник модулированного света, эталонный и измерительный тракты, первьй фотопреобразователь с регулируемым коэффициентом преобразования, первую схему сравнения, источник опорного напряжения, первый коммутатор электрических сигналов и вычитающее устройство, с одним из входов которого соединен выход фотопреобразователя, а с другим - источник опорного напряжения через первый коммутатор электрических сигналов, выход вычитающего устройства соединен с одним из входов первой схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим входом первого фотопреобразователя, оптически связанного с источником света через измерительньш тракт, о т- ли чающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности устройства, в него дополнительно введены второй источник модулированного света, второй фотопреобразователь, первый и второй дополнительные эталонные оптические тракты, второй, третий и четвертый электрические коммутаторыJ усилитель, вторая схема срапнения.

513831056

один из входов которой электрическилонный тракт с первым фотопреобразо- соединен с одним из выходов второгователем и через первый дополиитель- коммутатора, второй вход схемы срав-ный эталонный тракт - с вторым фотонения подключен к второму выходу преобразователем, вход которого че- второго коммутатора, вход которогорез второй дополнительный эталонный соединен с выходом второго фотопреоб-тракт связан с первым источником све- разователя, выход второй схемы срав-та, выход вычитающего устройства нения через третий коммутатор и уси-через четвертьш комм татор соединен литель соединен с вторым источником юс вторым входом первой схемы сравне- света, оптически связанным через этя-ния.

Изобретение относится к технике измерения фотометрических параметров. Цель изобретения - повышение надежности. Фотометр содержит первый источник модулированного света 1, эталонный и измерительный тракты 3, 4, первый фотопреобразователь 7 с регулируемым коэффициентом преобразования, подключенный к одному из входов вычитающего устройства 9, к другому В.ХОДУ которого подключен источник опорного напряжения 11 через первый коммутатор 10 электрических сигналов. Выход вычитающего устройства 9 соединен с входом первой схемы сравнения 12, а ее выход - с управляющим входом первого фотопреобразователя 7. Новым в фотометре является наличие второго источника модулированного счета 2, подключенного к входу эталонного тракта 4, второго фотопреобразователя 8, входы которого через дополнительные оптические тракты связаны с первым 1 и вторым 2 источниками,второго электрического коммутатора 14, вход которого соединен с выходом второго фотопреобразователя 8, второй схемы сравнения 15 с делителем 16, подключенным к одному из ее входов. Второй вход этой схемы сравнения подключен к одному из выходов второго коммутатора 14, другой выход которого соединен с делителем 16. Выход второй схемы сравнения 15 через усилитель 18 и третий коммутатор 17 соединен с входом второго источника света 2, а выход вычитающего устройства 9 через четвертый коммутатор 13 соединен с вторым входом первой схемы сравнения 12. 1 ил. (Л со 00 00 о СП