Фотометр Советский патент 1988 года по МПК G01J1/14 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к фотометрам, и может быть использовано в спектральных приборах, например, для определения химического состава веществ.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 представлена блок-схема фотометра; на фиг. 2 - временные диаграммы электрических сигналов на выходах фотопреобразователя, трехканального элек- трического коммутатора и электронного ключа; на фиг. 3 - схема модулятора.

Фотометр включает в себя источник 1 света, модулятор 2, фотопреобразователь 3 с регулируемым коэффициентом усиления, трехканальный электрический коммутатор 4, электронный ключ 5, дифференциальный усилитель 6, регистрирующее устройство 7, источник 8 опорного напряжения.

Источник 1 света оптически связан через модулятор 2 с фотопреобразователем 3, выход фотопреобразователя 3 подключен к входу трехканального электрического коммутатора 4 и входу электронного ключа 5, работа которых синхронизирована с модулятором 2. Первый выход трехканального электрического коммутатора 4 подключен к первому входу дифференциального усилителя 6, второй выход трехканального электрического коммутатора 4 подключен к первому входу регистрирующего устройства 7, а третий выход через источ- ник 8 опорного напряжения подключен к второму входу дифференциального усилителя 6, выход которого подключен к управляющему входу фотопреобразователя 3. Выход электронного ключа 5 подключен к второму входу регистрирующего устройства 7.

Фотометр работает следующим образом.

Источник 1 света освещает модулятор 2, состоящий из двух прозрачных емкостей, разделенных непрозрачными секторами. При вращении модулятора источник 1 света поочередно облучает емкости с эталонным и измеряемым образцами. Поток излучения, прощедщий емкости с образцами, поочередно попадает на вход фотопреобразователя 3. С выхода фотопреобразователя 3 снимается последовательность электрических импульсов (фиг. 2), амплитуды которых пропорциональны коэффициентам пропускания эталонного и измерительного образцов, с учетом наложения темновых сигналов ,Uj)ii и UDS , обусловленных рассеянным излучением

Фот + Uo Us + UPS

.„+и

PR.

U

Uc,

полезные сигналы, измеряемого и эталонного образцов; чувствительность фотопреоб- 55 разователя 3;

интенсивность источника i света;

т и т, - коэффициенты пропускания измеряемого и эталонного образцов.

Указанная последовательность импульсов поступает на вход трехканального электрического коммутатора 4 и электронного ключа 5, работа которых синхронизирована с движением модулятора 2. С первого выхода трехканального электрического коммутатора 4 сигнал UOK + UR поступает на первый вход дифференциального усилителя 6. С третьего выхода трехканального электрического коммутатора 4 темновой сигнал эталонного канала Up«. поступает на вход источника 8 опорного напряжения (Ео), формируя на его выходе напряжение ЕО -(- UDR. , которое подается на второй вход дифференциального усилителя 6. С выхода последнего сигнал AU Ко (Up. + UpR.)- - (En -j- UOR.) (Uft-Eo) KO поступает на управляющий вход фотопреобразователя 3. В результате действия отрицательной обратной связи при ког ффициенте усиления дифференциального усилителя 6 ) AU/KO- O и Ц. Eo const, что обеспечивает независи.мость результатов измерения от Фо, Кфя. Сигнал Uos + Us с второго выхода трехканального коммутатора 4 поступает на первый вход регистрирующего устройства 7, на второй вход которого подается темновой сигнал Ups с выхода электронного ключа 5. Таким образом регистрируется величина (Us + U0S ) - UPS Us, пропорциональная коэффициенту пропускания Tj измеряемого образца.

Фотометр конструктивно выполнен в виде оптико-механического и электронного узлов. Оптико-механический узел включает источник 1 света и модулятор 2. Источник 1 света выбирается из условия необходимого спектрального диапазона и требуемой мощности потока излучения (глобар, ртутная лампа и др.)- Модулятор 2 конструктивно выполнен в виде полого цилиндра, ось вращения которого расположена параллельно оси светового потока. Цилиндр разделен плоскостью, проходящей через ось вращения на два отделения (емкости), в которые помещаются эталонный и измеряемый образцы. Со стороны модулятора 2 емкости с образцами поочередно облучаются источником I света. Частота вращения выбирается в зависимости от требуемой частоты модуляции светового потока. Фотопреобразователь 3, трехканальный электрический коммутатор 4, электронный ключ 5, дифференциальный усилитель 6, источник 8 опорного напряжения и регистрирующ.ее устройство 7 объединены в электронный узел.

Данный фотометр позволяет по сравнению с известным повысить точность измерения оптических характеристик исследуемых образцов за счет устранения погрешностей,

вызванных различием оптических характеристик элементов эталонного и измерительного трактов (зеркал, призм, светоделителей и др.) и за счет раздельной компенсации темнового сигнала в эталонном и измерительном каналах.

Формула изобретения

Фотометр, содержащий последовательно установленные источник света, модулятор, фотопреобразователь с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу трехканального электрического коммутатора, первый выход которого подключен к первому входу дифференциального усилителя, второй выход подключен к первому входу регистрирующего

устройства, третий выход через источник опорного напряжения подключен к второму входу дифференциального усилителя, выход которого подключен к управляющему входу

фотопреобразователя, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, в него введен электронный ключ, к входу электронного ключа подключен выход фотопреобразователя, выход электронного ключа подключен к второ.му входу регистрирующего устройства, а модулятор выполнен в виде полого цилиндра, ось вращения которого параллельна оси светового потока, с двумя осесимметрич- ньши емкостями для помещения эталонного и измеряемого обра цов, разделенными двумя осесимметричноши непрозрачными секторами, жесткосвязанными с емкостями.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к фотометрам, и может быть использовано в спектральных приборах. Цель - повышение точности измерения оптических характеристик исследуемого образца. Темновой сигнал эталонного тракта подается на схему управления величиной опорного напряжения, а темновой сигнал исследуемого тракта поступает на схему регистрации, входящую в состав электронного узла. Для устранения погрешности, вызванной неидентичностью характеристик оптических элементов, входящих в тракты, модулятор выполняется в виде цилиндра, состоящего из двух связанных осесим- метричных емкостей с помещенными в них эталонным и измерительным образцами, причем эти емкости разделены двумя осесимметричными непрозрачными сектор а.мп, а ось вращения моду.чятора располагается параллельно пучку излучения. Фого.метр конструктивно выполнен в виде двух узлов: оптико-механического и электронного. Оптико-механический узел включает источник света и модулятор. При вращении модулятора емкости поочередно облучаются источником света. 1з,учение, пропюдшее через образцы, попадает на вход фотопреобразователя, который совместно с ком.мута- тором, ключом, дифференциальным усилителем, источником опорного напряжения и регистрирующим ) стройством объединен в электронный узел. С выхода фотопреобразователя импульсы напряжения подаются на коммутатор и ключ. На вы.чоде комму.- татора импульсы разделяются на три последовательности: эталонный и измерительный сигналы и темновой сигнал эталонного канала. Управляемый темповым сигналом эталонного канала источник опорного напряжения и дифференциальный усилитель управляют коэффициентом усиления фотопреобразователя, поддерживая эталонный сигнал на постоянном уровне. Измерительнь Й сигнал с выхода коммутатора и темновой сигнал измерительного канала с выхода ключа поступают на вход1)| схемы регистра- lUiii 3 ил. (О (Л со со ел со СП со

фиг.1

и

ЛЯ UjjS

(je.2

f ffoc/Tfif ff/rs емага ffSpasi Q

Емкости //Tfl

э тга/га е/у (а.

сриг. 3

и: