Двухканальный фотометр Советский патент 1988 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к фотометрии, и может быть использовано для определения оптических параметров различных объектов, в частности при контроле параметров пленочных покрытий в процессе изготовления в условиях сильных: оптических помех.

Цель изобретения - повышение точ- ности и достоверности измерений.

На чертеже приведена блок-схема двухканального фотометра,

Двухканальньй фотометр содержит источник 1 излучения, модулятор 2, светоделитель 3, отражатель 4 и два идентичных канала, первьй из которых состоит из фотопреобразователя 5, образованного интерференционным фильтром 6, -рассеивателем 7 и светочувст- вительным элементом 8, преобразователя 9 тока в напряжение и избирательного усилителя 10, Второй канал содержит соответственно фотопреобразовател t1, состоящий из интерференционного фильтра 12, рассеивателя 13 и светочувствительного элемента 14, преобразователь 15 тока в напряжение и избирательный усилитель 16, В состав фотометра входят также блок 17 индикации перегрузки, теплопроводящая подложка 18, коммутатор 19, детектор 20, блок 21 преобраз,ования, блок 22 управления и регистратор 23, Светоделитель 3 и отражатель 4 образуют оптическую систему 24.

Устройство работает следующим образом.

Свет источника 1 излучения проходит через модулятор 2 и падает на светоделитель 3, Прошедший через светоделитель 3 луч, проходя через технологическую среду и контролируемый объект, преобразуется в первом канале устройства, состоящем из фотопре- (бразователя 5, преобразователя 9 тока в напряжение и избирательного усилителя 10,

Длина волны света источника 1 излучения находится в пределах полосы пропускания интерференционного фильтра 6, Оптическое излучение, прошедшее через интерференционньй фильтр 6, не содержит спектральных составляющих, лежащих за пределами полосы пропускания -интерференционного фильтра 6, составляющей 10 - 100 нм. Это увеличивает отношение сигнал/по 1еха для помех, -лежащих в широком спектральном

Q

5 0 5 О

,„

5

диапазоне (внешнее излучение, излучение технологической среды и элементов конструкции).

Прошедшее излучение через рассеи- ватель 7 падает на светочувствитель- ньй .элемент 8, Рассеиватель 7 обеспечивает равномерную засветку поверхности светочувствительного элемента ;8, снижая погрешность от неравномерной чувствительности поверхности светочувствительного элемента В, Последний выполнен в виде фотодиода, рабо- такядего в режиме генератора тока. Величина этого тока пропорциональна освещенности светочувствительного элемента 8 в широком диапазоне ее изменения ,

С выхода светочувствительного элемента 8 сигнал поступает на вход преобразователя 9 тока в напряжение, выход которого соединен с одним их входов блока 17 индикации перегрузки и с входом избирательного усилителя 10, настроенного на частоту модуляции света, Ес ли сумма напряжений сигнала и помехи на выходе преобразователя 9 тока в напряжение становится больше его перегрузочной способности, блок 17 индикации перегрузки вьщает сигнал на первые входы блока 21 преобразования и регистратора 23, запрещая их работу до момента уменьшения входного сигнала ниже установленного значения. Использование блока 17 индикации перегрузки позволяет повысить достоверность получаемой информации за счет исключения некорректных измерений.

Сигнал на выходе избирательного усилителя 10 не зависит от величины напряжения помехи, лежащей в полосе пропускания интерференционного фильтра 6 ,

Второй канал устройства состоит из фотопреобразователя 11, содержащего интерференционньй фильтр 12, рас- сеиватель 13 и светочувствительньй элемент 14, преобразователя 15 тока в напряжение и избирательного усилителя 16,

Второй канал устройства работает аналогично первому, но излучение, отраженное от отражателя 4 и падающее на фотопреобразователь 11, не проходит через контролируемьй объект, т,е, второй канал является опорным и позволяет исключ ить погрешность, связанную с колебаниями гащности источника 1 излучения.

Сигналы избирательных усилителей 10 и 16 в виде напряжений Ug, и 1в1(1 поступают на первьй и второй входы коммутатора 19 соответственно. Третий вход ком1 утатора 19 соединен с общей шиной устройства и напряжение на нем равно нулю. С выхода коммутатора 19 сигнал поступает на детектор 20. При соединении входа детектора 20 через коммутатор 19 с общей шиной устройства напряжение на выходе детектора 20 U,j является аддитивной погрешностью детектора 20.

Выход детектора 20 соединен с вторым входом блока 21 преобразования. Блок 21 преобразования определяет ве- личины напряжений U, Ugx, - Uj и и U.J,что позволяет исключить ошибку, связанную с аддитивными погрешностями детектора 20,и определяет величину Т К-и,/U-, где К - постоянньй коэффициент, характеризующую свойства контролируемого объекта и не зависящую от колебаний мощности источника 1 излучения и одинакового относительного температурного изменения коэффициент

блок 22 управления - на микросхемах 155ЛАЗ, 155ТМ2.

Формула изобретения

1. Двухканальньй фотометр, содержащий источник излучения, модулятор, оптическую систему, первьй фотопреобразователь и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений, в него дополнительно введены второй фотопреобразователь , два

преобразователя тока в напряжение, два избирательных усилителя, блок индикации перегрузки, коммутатор , детектор, блок преобразования и блок управления, при этом источник излучения, модулятор и оптическая система, состоящая из светоделителя и отражателя, расположены последовательно по ходу луча источника, пер- вый-фотопреобразователь оптически

связан со светоделителем, второй фотопреобразователь - с отражателем, выходы каждого из фотопреобразователей подключены к входам соответствующих преобразователей тока в напряже

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к фотометрии, и может быть использовано для определения оптических параметров различных объектов, в частности при контроле параметров пленочных покрытий в процессе изготовления в условиях сильных оптических помех. Цель изобретения - повышение точности и достоверности измерений. Двухканаль- ный фотометр содержит последовательно расположенные источник излучения, модулятор, оптическую систему, фотопреобразователь и .регистратор и отличается тем, что в него введены второй фотопреобразователь, два преобразователя тока в напряжение, два избирательных усилителя, блок индикации перегрузки, коммутатор, детектор, блок преобразования и блок упт равления. Фотопреобразователи оптически связаны с оптической системой, выходы каждого из фотопреобразователей .подключены к входам соответствующих преобразователей тока в напряжение, -выходы которых соединены с входами избирательных усилителей и входами блока индикации перегрузки, выход которого соединен,с первьми входами блока преобразования и регистратора. Выходы избирательных усилителей соединены с первым и вторым входами коммутатора, третий вход которого соединен с общей шиной фотометра, а выход - с входом детектора,-выход которого подключен к второму входу блока преобразования, а выход блока преобразования - к второму входу регистратора. Блок управления связан с четвертым входом коммутатора и с третьими входами блока преобразования и регистратора. Фотопреобразователи состоят из последовательно расположенных и механически соединенных интерференционного фильтра, рассеивате- ля и светочувствительного элемента. Преобразователи тока в напряжение и избирательные усилители установлены на общей теплопроводящей подложке. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. S (Л

тов передачи преобразователей 9 и 15 30 выходы которых соединены с вхо- тока в напряжение и избирательных уси- избирательных усилителей и вхо- лителей 10 и 16, установленных на общей теплопроводящей подложке 18.

Выход блока 21 преобразования соедами блока индикации перегрузки, выход которого соединен с первыми входами регистратора и блока преобразодинен с вторым входом регистратора 23, 35 ™ выходы избирательных усилителей соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, третий вход которого подключен к общей шине фотометра, а выход - к входу детекфиксирукядего и отображающего результаты измерений. Блок 22 управления управляет синхронной работой коммутатора 19, блока 21 преобразования и регистратора 23, осуществляя последова- 40 которого подключен к вто тельный опрос первого, второго и входу блока преобразования, а третьего входов коммутатора 19 и преобразование сигналов в блоке 21 преобразования.

45

Практически устройство может быть реализовано с использованием лазера ЛГ-55 (источник 1 излучения), модулятора МЛ-3 (модулятор 2), полупрозрачного зеркала (светоделитель 3), призмы полного внутреннего отражения (отражатель 4) , интерференционных фильтров (интерференционные фильтры 6 и 12). матовых стекол (рассеиватели 7 и 13), фотодиодов ФД-7К (светочувствительные элементы 8 и 14). Блоки 9,10, 15-17 и 20 могут быть реализованы на кшкросхемах 140УД7, коммутатор 19 - на микросхеме 284 КН1, регистратор 23 - на И1щикаторах АЛС-324,

50

55

его выход соединен с вторым входом регистратора, первьй, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к четвертому входу коммутатора и третьим входам регистратора и блока преобразования.

2,Фотометр по П.1, отличающийся тем, что каждый из фотопреобразователей вьтолнен в виде последовательно расположенных и механически соединенных в единый узел интерференционного фильтра, рассеива- теля и светочувствительного элемента.

выходы которых соединены с вхо- избирательных усилителей и вхо-

дами блока индикации перегрузки, выход которого соединен с первыми входами регистратора и блока преобразо ™ выходы избирательных усилителей соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, третий вход которого подключен к общей шине фотометра, а выход - к входу детек Р которого подключен к вто входу блока преобразования, а

40 которого подключен к вто входу блока преобразования, а

45

50

55

его выход соединен с вторым входом регистратора, первьй, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к четвертому входу коммутатора и третьим входам регистратора и блока преобразования.

2,Фотометр по П.1, отличающийся тем, что каждый из фотопреобразователей вьтолнен в виде последовательно расположенных и механически соединенных в единый узел интерференционного фильтра, рассеива- теля и светочувствительного элемента.

|

Г%1