ИЗМЕРИТЕЛЬ ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ Советский патент 1994 года по МПК G01J5/26 G01N21/00 

Изобретение относится к технике измерений лучистой энергии и может быть использовано в газоанализаторах, радиометрах, пирометрах, спектрорадиометрах, фотометрах.

Цель изобретения - повышение надежности измерителя.

На чертеже приведена структурная схема измерителя лучистой энергии.

Измеритель содержит формирователь 1 лучистого потока с модулятором 2, приемник излучения 3, формирователь синхроимпульсов 4, связанный с модулятором 2, первый усилитель 5, синхронный фильтр 6, второй усилитель 7, первый синхронный детектор 8, регистратор 9, формирователь 10 управляющих сигналов, фазовращатель 11, суммирующее устройство 12, регулируемый источник напряжения 13, второй синхронный детектор 14 и генератор 15.

Устройство работает следующим образом.

Излучение, несущее информацию об измеренной физической величине, с помощью формирователя 1 собирается в пучок, модулируется модулятором 2 и направляется на приемник излучения 3, в котором преобразуется в электрический сигнал. Переменный электрический сигнал, снимаемый с выхода приемника излучения 3, после усиления первым усилителем 5 подается на вход синхронного фильтра 6, в котором осуществляется его фильтрация. Выходной сигнал синхронного фильтра 6 после усиления вторым усилителем 7 поступает на входы первого 8 и второго 14 синхронных детекторов. Первый синхронный детектор 8 осуществляет синхронное с частотой модуляции излучения, подаваемые на приемник 3 излучения, а также выпрямление переменного входного сигнала с дополнительной фильтрацией. Постоянное выходное напряжение первого синхронного детектора 8, пропорциональное значению измеряемой физической величины, контролируется регистратором 9.

Управляющими напряжениями для синхронного фильтра 6 и первого синхронного детектора 8 являются выходные напряжения формирователя 10 управляющих сигналов, частота которых (благодаря связи формирователя 10 управляющих сигналов с модулятором 2 через соединенные последовательно формирователь синхроимпульсов 4 и фазовращатель 11) равна частоте модуляции излучения, подаваемого на приемник излучения 3. При этом фазы этих управляющих напряжений связаны с фазой выходного сигнала фазовращателя 11. С помощью генератора 15 создается переменное напряжение, частота которого выбирается ниже частоты модуляции оптического сигнала, поступающие на первый вход суммирующего устройства 12. Выходным напряжением суммирующего устройства 12 осуществляется сканирование фазы выходного сигнала фазовращателя 11 около некоторого среднего значения, определяемого уровнем постоянного напряжения, подаваемого на второй вход суммирующего устройства 12 с выхода регулируемого источника напряжения 13, в качестве которого может быть использован компаратор с расположенным на его выходе сглаживающим фильтром (фильтром нижних частот).

Если среднее значение фазы выходного сигнала фазовращателя 11 совпадает с фазой полезного сигнала на выходе приемника излучения 3, то уровень измеряемого полезного сигнала на выходе первого синхронного детектора 8 максимальный (при постоянном значении измеряемой физической величины). При этом сканирование фазы выходного сигнала фазовращателя 11 в обоих направлениях от среднего значения приводит лишь к уменьшению действующего значения напряжения на входах первого 8 и второго 14 синхронных детекторов, причем с удвоенной частотой выходного напряжения генератора 15. Так как выходное напряжение генератора 15 является управляющим для второго синхронного детектора 14, то выходное напряжение последнего близко к нулю, что не вызывает изменения уровня напряжения на выходе регулируемого источника напряжения 13. Если же среднее значение фазы выходного сигнала фазовращателя 11 не совпадает с фазой полезного сигнала на выходе приемника излучения 3, то при сканировании фазы выходного сигнала фазовращателя 11 в одну сторону от среднего значения происходит увеличение, а в другую сторону - уменьшение действующего значения полезного сигнала на выходах первого 8 и второго 14 синхронных детекторов. Причем колебания действующего значения полезного сигнала происходят с частотой выходного напряжения генератора 15, а это приводит к тому, что на выходе второго синхронного детектора 14 появляется постоянное напряжение, полярность которого определяется направлением фазового сдвига среднего значения фазы выходного сигнала фазовращателя 11 от фазы полезного сигнала на выходе приемника излучения 3. Благодаря этому выходное напряжение регулируемого источника 13 изменяется таким образом, чтобы среднее значение фазы выходного сигнала фазовращателя 11 и фаза полезного сигнала стали равными, при этом выходное напряжение второго синхронного детектора 14 стремится к нулевому значению.

Таким образом, измеритель позволяет автоматически следить за фазой полезного сигнала, поддерживая максимальным отношение сигнала к шуму на его выходе без применения таких ненадежных элементов, как двигатель и механическое сканирующее устройство.

Кроме того, в измерителе может быть применена модуляция без использования механического дискового модулятора, что дополнительно повышает надежность, а параллельное включение синхронных детекторов обеспечивает повышение отношения сигнала к шуму на выходе измерителя. (56) Патент Франции N 2241782, кл. G 01 N 21/24, 1975.

Авторское свидетельство СССР N 1334923, кл. G 01 J 5/20, 1984.

Изобретение относится к технике измерения лучистой энергии и может быть использовано в газоанализаторах, радиометрах, пирометрах, спектрофазометрах, фотометрах. Цель изобретения - повышение надежности измерителя. Суть изобретения заключается в обеспечении синфазности управляющего сигнала на выходе фазовращателя 11 и приемника излучения 3 для обеспечения максимальной чувствительности измерителя. Поддержание среднего значения фазы управляющего сигнала на выходе фазовращателя 11 обеспечивается изменением амплитуды переменного напряжения на выходе суммирующего устройства 12, частота которого выбирается ниже частоты модуляции оптического сигнала. Таким образом, измеритель позволяет автоматически следить за фазой полезного сигнала, поддерживая максимальным отношение сигнала к шуму на его выходе, без применения таких ненадежных элементов, как двигатель и механическое сканирующее устройство. Кроме того, в измерителе может быть применена модуляция оптического сигнала без использования механического дискового модулятора, а параллельное включение по входам синхронных детекторов обеспечивает дополнительное повышение соотношения сигнала к шуму, на выходе измерителя. 1 ил.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ, содержащий оптически связанные формирователь лучистого потока с модулятором и приемник излучения, выход которого через первый усилитель, синхронный фильтр, второй усилитель и первый синхронный детектор соединен с регистратором, формирователь синхроимпульсов, связанный с модулятором, формирователь управляющих сигналов, выход которого соединен с управляющими входами синхронного фильтра и первого синхронного детектора, а также генератор, выход которого соединен с первым входом суммирующего устройства и управляющим входом второго синхронного детектора, вход которого соединен с выходом второго усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности измерителя, он дополнительно содержит фазовращатель и регулируемый источник напряжения, при этом первый вход фазовращателя соединен с выходом формирователя синхросигналов, второй вход - с выходом суммирующего устройства, а выход - с входом формирователя управляющих сигналов, вход регулируемого источника напряжения соединен с выходом второго синхронного детектора, а выход - с вторым входом суммирующего устройства.