Датчик теплового и оптического излучения Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

сл

Од

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для регистрации тепловых и оптических потоков излучения. Цель изобретения - увеличение чувствительности, повышение точности и расширение пределов измерений. Датчик содержит индуктивный элемент в виде реактивного МДП-фототранзистора 3, а также конденсатор 6, МДП-транзистор 4, резисторы 7, 8 и 9, источник питания 10, конденсатор 5, фотодиоды 1 и 2. Изменение интенсивности теплового (оптического) излучения вызывает изменение эквивалентной индуктивности фототранзистора 3 и емкости фотодиодов 1 и 2, что приводит к изменению частоты гармонических колебаний на выходе. Соответствующий выбор напряжения на выходе источника 10 обеспечивает линеаризацию функции преобразования. 1 ил.

3151

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для регистрами тепловых и оптическшс потоков из- лучения, и может быть испо-льзовано в качестве чувствительного элемента измерительного прибора, например в фотометре.

Цель изобретения - увеличение Чувствительности, повышение точности и распшрение пределов измерений.

На чертеже изображена элек тричес- кая схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит первый 1 и второй 2 фотодиоды, реактивный МДП-фототран зистор 3, ЩП-транзистор 4, первый 5 и второй б конденсаторы, первый 7, второй 8 и третий 9 резисторы и источник 10 питания. Входом датчика Являются первый 1 и второй 2 фотодиоды а та1сже реактивны-й МДП-фототранзи- стор 3, предназначенные для восприя- тия измеряемого потока излучения. Выход датчика образован соединением первого фотодиода 1, истока реактивного МДП-фототранзистора 3 и общей Шиной, Анод второго фотодиода 2 подключен к аноду первого фотодиода 1, катод которого подкл1о а:ен к истоку реактивного М,ЦП-фототранзистора 3 и первому выводу первого конденсатора 5j катод второго фотодиода 2 подключен к первому выводу первого резистора 7, истоку ВДП-транзистора 4 и стоку реактивного МДП-(}ютотран- зистора 3, затвор которого подклю- |чен к затвору МДП-транзистора 4, пер ;Бому выводу второго резистора 8, пер ,вому выводу второго конде 1сатора б и первому полюсу источника 10 пита- 1ШЯ (отридательному для ВДП-транзи- еторов с р-каналом и положительному для приборов с п каналом), Сток ВДП- транзистора 4 подключен к второму выводу второго резистора 8 и первому выводу третьего резистора 9, вторые выводы первого .5 и второго 6 конденсаторов, первого 7 и третьего 9 резисторов и второй полюс источника 10 питания (положительны для ЩП-транзисторов с р-каналом и отрицательный для приборов с п-кана- лом) подк. поченз к общей ип-ше.

Реактивный МДП-фототранзистор 3 предназ}гачен для преобразования приращения температуры (освещенности) изменение эквивалентной индуктивности измерительного колебательнох о

5 0 5 0 5 0 с

0

5

контура ВДП-транзистор 4 г для повышения стабильности частоты гене- . Конденсатор 5 выполняет функцию емкости положительной обратной связи по переменному няпряжению, номинал его выбирают из, вьтолнения условия баланса фаз, Конденсатор б шунтирует выход источника 10.питания. Резисторы 7-9 задают режим работы активных элементов схемы по постоянному напряжению, их номиналы выбирают из условия баланса амплитуд оптически (термически) перестраиваемого генератора. Источник 10 питания предназначен для задания режима работы активных элементов схемы и линеари- задии выходной характеристики путем выбора напряжения на выходе,

работает следующим -образом

В начальный момент времени измерительный колебательный контур, образо,- ваннн)й параллельш м соединением перехода сток -исток реактивногоВДП-фото- транзистора 3 и фотодиодозз 1 и 2, находится под воздействием определенного фиксированного значения теплового (оптического) излучения, в результате чего на выходе источника 10 питатшя имеется напряже1гше определенной величины, которому соответствует определенная активная проводимость первого 1 и второго 2 фотодиодов., реактивного МДП-фототранзистора 3 и ВДП-транзистора 4, а на выходе датчика присутствуют гармонические колебания, определяемые резонансной частотой указанного измерительного колебательного контура, котораяд в свою очередь, зависит от начальных значений эквивалентной индуктивности перехода исток - сток реактивного ВДП-(:Ьототранзистора 3 и емкости по- следовательного соединешэд первого 1 и второго 2 фотодиодов. Изменение (увеличение) инт енсивности теплового (оптического) излучездая вызывает изменение (увеличение) эквивалентной и ндуктивности перехода исток - сток реактивного ЩЩ-фототранзисто™ ра 3 и емкости последовательного соедине1шя первого 1 и второго 2 фотодиодов, следствием чего является изменение (уменьшение) резонанс- . ной частоты измерительного колебательного контура, что приводит в конечном итоге к изменению (уменьшению) частоты гармонических колебаний

на выходе датчика. Выбором напряжения на выходе источника 10 питания можно регулировать степень линейности выходной характеристики, т.е. осуществлять линеаризацию функции преобразования.

Использование предлагаемого датчика существенно расширяет диапазон измеряемых интенсивностей теплового (оптического) излучения, при этом увеличивается чувствительность и точность преобразования информативного параметра за счет выполнения индуктивного элемента измерительного колебательного контура в виде реактивного ВДП-фототранзистора, изменения эквивалентной индуктивности которого совместно с изменением емкости последовательного соединения фотодиодов обеспечивает эффективную перестройку частоты на выходе, а также за счет реальной возможности линеаризации функции преобразования путем выбора напряжения на выходе источника 10 питания. Форму л.а изобретения

Датчик теплового и оптического излучения, содержащий два встреч16016

но включенных фотодиода, первьй конденсатор и индуктивньш элемент, подключенный параллельно фотодиодам аноды которых соединены, при этом катод первого фотодиода подключен к первому выводу первого конденсатора второй вывод которого подключен к общей шине устройства, о т л и ч а

jQ ю щ и и с я тем, что, с цепью увеличения чувствительности, повышения точности и расширения пределов измерений, в него введены МДП-транзи- стор, второй конденсатор, источник

J5 питания и резистор, а индуктивный

элемент выполнен в виде реактивного ВДП-фототранзистора, причем катод первого фотодиода подключен к истоку реактивного МДП-фототранзистора,

20 катод второго фотодиода подключен к первому выводу резистора, истоку ВДП-транзистора и стоку реактивного МДП-фотфтранзистора, затвор которого подключен к стоку и затвору ВДП-тран25 зистора, первому выводу второго конденсатора и первому полюсу источника питания, вторые выводы второго конденсатора, резистора и второй полюс источника питания подключен к общей

2Q шине.