Фотоэлектрический преобразователь Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к технике измерения светового излучения, а точнее к излучателям, служащим для компенсации фоновых засветок в модуляционных фотометрах.

Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения фотоэлектрического преоб- Ьазователя.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема фoтoэJieктpичecкoгo преобразователя; на фиг. 2 - диаграмма зависимости величины тока светоиз- лучателя преобразователя от окружающей температуры.

Устройство содержит первый резистор 1, второй резистор 2, третий ре- зистрр 3, четвертый резистор 4, бал

ластный резистор 5, терморезистор 6, образующие шестиплечий мост, шины 7 и 8 источника питания, первый 9, второй 10 операционные усилители, первый 11 и второй 12 транзисторы - усилители тока, светоизлучатель 13, пятый-десятый резисторы 14-19, фотодиод 20 и светодиод 21 оптронной пары, модулятор 22 и фотоприемник 23.

На фиг. 2 1 - постоянная составляющая тока, протекающего через светоизлучатель 13, 1 - огибающая переменной составляющей тока, протекающего через светоизлучатель - 13, ZI- суммарное значение тока, проте- екающего через светоизлучатель 13, Т - минимальное значение окружающей температуры, T,,:- максимальное значение окружающей температуры, Т - температура, при которой наступает баланс моста.

Фотоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

При подаче питания на плечи (резисторы 1-6) шестизвенного моста на выводах резисторов 5 балластного и терморезистора 6 возникает разность потенциалов, которая усиливается операционными усилителями -9 и 10 и передается на усилители тока - транзисторы 11 и 12. Светоизлучатель 13 являющийся нагрузкой усилителей тока - транзисторов 11 и 12, засвечивает фотоприемник 23 потоком постоянно и переменной составляющими и противо положными температурными зависимостями. Величина потока от светоизлу- чателя 13 однозначно определяется сопротивлением терморезистора 6,входящего в состав щестизвенного моста и измеряющего окружающую температуру Операционный усилитель 9. является усилителем переменной составляющей, а.операционный усилитель 10 - постоянной. Модулируют выходной сигнал операционного усилителя 9 синхроимпульсы, поступающие на вход управления от синхронизатора, выполненного

. %/2

Е

и.п

Rg./2+Rr

0

s

0

5

на модуляторе 22 и оптронной паре 2U, 21. Операционный усилитель 9 и транзистор 11 работают совместно с терморезистором 6 так, что при увеличении температуры ток через светоизлучатель 13 имеет нарастающее значение (см. фиг. 2 кривая 1). Опера- .ционный усилитель 12 и транзистор 12 Совместно с терморезистором 6 воздействуют на светоизлучатель 13 таким образом, что при увеличении температуры ток светоизлучателя убывает (см. фиг. 2 кривая 1 ). При одинаковых параметрах усилителей 9 и 10 транзисторов 11, 12 и равенстве соот- ветствующих резисторов ток через светоизлучатель 13 и соответственно его яркость свечения остаются постоянными. Суммарное значение постоянной составляющей тока 1, протекающего через светоизлучатель 13, и огибающей переменной составляющей тока 1 постоянно и не зависит от значения сопротивления терморезистора 6 (Si I + 1- ).

Огибающая переменной составляющей тока светоизлучателя 13 определяется по формуле

0

к(и„„ I

где К

ЕП)

+ и

on

on

R,

коэффициент передачи звена на операционном усилителе 9

опорное напряжение, определяемое балластным сопротивлением 5 J

напряжение источника питания .

Ток постоянной составляющей светоизлучателя 13 изменяется по закону

К( Е„) + и

оп

.0

Опорное напряжение и коэффициент передачи для предыдущих соотношений можно определить по формулам:

К7(8) Rt/2 R5(6) Rt72+R4 (3)

Изобретение относится к технике измерения светового излучения, а точнее к излучателям, служащим для компенсации фоновых засветок в моду ляционных фотометрах. Цель изобретения - повьшение точности и расширение области применения фотоэлектрического преобразователя путем введения в состав излучения пульсирующей составляющей с обратной температур- ;ной зависимостью. Фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде шес- типлечного моста, состоящего из последовательно включенных резисторов: первого, балластного, второго, третьего, терморезистора, четвертого резистора. Узлы соединений первого, четвертого резисторов и второго, третьего резисторов подключены к шинам питания, к выводам балластного резистора подключены неинвертирующи- ми входами первьш и второй операционные усилители, инвертирующие входы которых через пятый и шестой резисторы подключены к выводам -терморезис- тора, а выходы соединены с базами первого и второго транзисторов, коллекторы которых соединены между собой и подключены через светоизлуча- тель к одной шине питания. Эьшттеры первого и второго транзисторов через седьмой и восьмой резисторы соедине- -ны с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей соответственно и через девятый и десятый резисторы - с другой шиной источника питания, вход управления первого операционного усилителя подключен к выходу синхронизации модулятора. 2 ил. (Л к GO СО ( а

При балансе моста

1 I

ЕП,UoTKpVDI

R9(10)

Отношение резисторов 16, 14 и 17j 15| определяет закон изменения крутизны

переменной .составляющей тока и постоянной составляющей тока, протекающей через светоизлучатель 13 соответственно. Резисторы 18 И 19 регулируют интенсивности переменной и постоянной составляющих тока светоизлучателя 13 соответственно.

С помощью фотоэлектрического преобразователя достигается эффект термостабилизации фотометра модуляционного типа следующим образом. На фотоприемник 23 воздействует паразитный модулированный поток, вызванный работой модулятора 22 и являющийся функцией температуры и коэффициента излучения деталей фотометра. В про- тивофазе на фотоприемник воздействует модулированный поток такой же амплитуды, являющийся функцией температуры и. определяемы переменной составляющей тока 1, протекающего через светоизлучатель.13, которьш находится в оптическом контакте с фотоприемником 23. В сумме паразитны модулированный поток и поток, вызванный модулированной составляющей све- тоизлучателя 13, дают на фотоприемнике 23 немодулированный поток. С данным потоком на фотоприемнике 23 дополнительно складывается поток от постоянной составляющей тока l све- тоизлучателя 13, что позволяет стабилизировать фототок фотоприемника 23

Изобретение позволяет повысить точность измерений и расширяет область применения фотоэлектрического преобразователя, в частности в модуляционных фотометрах и в качестве выносного калибровочного излучателя, параметры которого не зависят от окружающей температуры.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь включающий фотоприемник, источник питания, первый и второй операционны усилители, терморезистор, оптрон- ную пару и светоизлучатель, оптически связанный с фотоприемником, о т- личающийся тем, что, с целью повьшения точности и расшире5

0

ния области применения преобразователя, в него введены первый, второй, третий, четвертый и балластный резисторы, образующие с.терморезистором шестиплечный мост, первый и второй транзисторы, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый резисторы, модулятор, оптически связан- 0 ный с фотоприемником, причем первые выводы первого и балластного резисторов объединены и подключены к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, инвертирующий вход,которого через пятый резистор подключен к первым выводам четвертого и терморезистора, второй вывод балластного и первый вывод второго резисторов объединены и подключены к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого через шестой резистор подключен к второму выводу терморезистора и первому выводу третьего 5 резистора, выходы первого и второго операционных усилителей подключены к базам соответственно первого и второго транзисторов, коллекторы которых объединены и через светоизлучатель подключены к катоду фотодиода . оптронной пары, к вторым выводам второго и третьего резисторов и к первой шине источника питания, эмит- теры первого и второго транзисторов подключены соответственно через девятый и десятый резисторы к вторым 1выводам первого и четвертого резисторов и к второй шине источника питания, а через седьмой и восьмой резисторы соответственно к ин- вертирукяцим входам первого и второго операционных усилителей, при этом вход управления первого операционного усилителя подключен к аноду фото- g диода оптронной пары, оптически связанного со светодиодом через отверстие в-диске модулятора.

0 i

5

0

W

7/VuW

фиг. г

Редактор О.Спесивых

Составитель Е.Маколкин

Техред Л.Сердюкова Корректор М, Демчик

Заказ 1350/47

Тираж 466

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101

Фиг.1

ri

T /fa c Т

Подписное