Устройство для контроля относительной спектральной чувствительности фотоприемников Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

равления в процессе развертки спектра источника 1 излучения приводом сканирования 3 монохроматора 2, По этим командам осуществляется управление коэффициентам и I передачи блоков 10 и 11 усиления на каждой из длин волн TV, , .., , 7 h , на которой осуществляется контроль спектральной чувствительности фотоприемника. Одновременно пр командам с выхода блока 18 управления в управляемом источнике 19 опорных напряжений на этих же длинах волн вырабатываются напряжения, соответствующие верхней и нижней границам поля допусков соотношения сигналов образцового и исследуемого фотоприемников, т.е. полям допусков относительной г:пектраль ной чувствительности исследуемого фо топриемннка 8, нормированным относительно заданной длилы волны Л. До- пусковый контроль осуществляется в блоке 17 сравнения, где происхо- дит сравнение сигнала, соответствующего спектральной чувствительности исследуемого фотоприемника с напряжениями верхней и нижней границ поля ; допусков, вырабатьшаемых блоком 19.

По заверщеиии одного полного цикла сканирования (от Ti, до -л , ) регистратором по командам, поступающим на Третий вход блока 17 сравнения, производится регистрация выходного сигнала

блока 17 сравнения, индицирующего соответствие спектральной характеристики исследуемого фотоприемиика 8 значениям нормы, заданным в процентном отношении к выходному напряжению аналогового делителя 16 соответствующему равен ству напряжений на его входах, 1 ил.

Изобретение относится к фотометрии и предназначено для автоматизированного контроля спектральной чувствительности фотоприемников. Цель изобретения - повышение производительности контроля. Для этого делитель 16 формирует отношение сигналов с выходов блоков 10 и 11 усиления образцового и исследуемого фотоприемников, на приемные площадки которых через выходные щели 5 и 6 монохроматора 2 поступает монохроматическое излучение. Сравнение сигналов образцового и исследуемого фотоприемников осуществляется на заданных длинах волн по командам, вырабатываемым формирователем 4 и блоком 18 управления в процессе развертки спектра источника 1 излучения приводом сканирования 3 монохроматора 2. По этим командам осуществляется управление коэффициентами передачи блоков 10 и 11 усиления на каждой из длин волн λ₁ ,..., λ_N, на которой осуществляется контроль спектральной чувствительности фотоприемника. Одновременно по командам с выхода блока 18 управления в управляемом источнике 19 опорных напряжений на этих же длинах волн вырабатываются напряжения, соответствующие верхней и нижней границам поля допусков соотношения сигналов образцового и исследуемого фотоприемников, те полям допусков относительной спектральной чувствительности исследуемого фотоприемника 8, нормированным относительно заданной длины волны λ_O. Допусковый контроль осуществляется в блоке 17 сравнения, где происходит сравнение сигнала, соответствующего спектральной чувствительности исследуемого фотоприемника с напряжениями верхней и нижней границ поля допусков, вырабатываемых блоком 19. По завершении одного полного цикла сканирования (от λ₁ дО λ_N) регистратором по командам, поступающим на третий вход блока 17 сравнения, производится регистрация выходного сигнала блока 17 сравнения, индицирующего соответствие спектральной характеристики исследуемого фотоприемника 8 значениям нормы, заданным в процентном отношении к выходному напряжению аналогового делителя 16, соответствующему равенству напряжений на его входах. 1 ил.

Изобретение относится к фотометрии И предназначено для автоматизированного контроля спектральной чувствитель - иости приемников излучения (фотоприемников).

Цель изобретения - повьшение производительности контроля при одновременном повышении точности.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит источник 1 из,- лучения с блоком регулировки его режима, монохроматор 2, снабженньп приводом 3 сканирования-развертки по спектру, механически связанным с фор- мйрователем А реперов начала развертки спектра и реперов текущего значения длины волны, двумя выходными оптическими щелями 5 и 6, блок 7 для установки образцового (аттестованно- гю) фотоприемника, оптически сопряженный с выходной щелью 5, блок 8 для установки исследуемого фотоприемника, оптически сопряженньй с выходной щелью 6,и светоделитель 9j расположенньгй на пути светового потока перед оптической щель ю 5 и обеспечивающий создание на выходе оптической щели 6 монохроматического излучения с дли-: ной волны, точно соответствующей длине волны излучения на выходе опти- ческой щели 5.

Электрическая часть устройства состоит из блоков 10 и 11 усиления, каждый из которых содержит входной аттенюатор 12 и операционный усилитель 13, в цепь отрицательной обратной связи которого подключены п параллельных цепочек из последовательно включенных аналоговых ключей 14 и переменных масштабньк резисторов 15, где п - число длин волн, на которых осуществляется контроль спектральной чувствительности, аналоговый делитель 16, подключенный первым и вторым входами к выходам блоков 10 и 11 усиления соответственно, блок 17 сравнения, подключенный информационным входом к выходу аналогового делителя 16, блок 18 управления, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя 4, второй выход блока 18 подключен к входу блока 17 сравнения, управляемый источник 19 опорных напряжений, вход которого под- к.г1ючен к первому выходу блока 1В управления и к управляющим входам аналоговых ключей 14, а первый и второй выходы - соответственно, к первым и вторым входам блока 17 сравнения, под.клю ченного выходом к регистратору, который подключен к первому и второму выходам формирователя 4 и к выходу аналогового делителя 16. При этом блок 18 управления состоит из делителя 20 частоты, вход которого является первым входом блока 18, а выход - вторым

515

выходом блока 18, счетчика 21, счетный С-вход которого подключен к выходу делителя 20 частоты, а установочный R-нход служит вторым входом блока 18, дешифратора 22 I из п, вход которого подключен к выходу счетчика 21, а его параллельные выходы являются первым выходом блока 18.

Управляемый источник 19 опорных напряжений содержит аналоговые клю- чи 22 и 23 с источниками ,24 и 25 опорного напряжения U,,, на информационных входах, выходы которых служат первым и вторым выходами блока 19, а управляющие входы включень; попарно и служат входом блока 19.

Блок 17 сравнения выполнен п виде стробированного двухпорогового компаратора и содержит компараторы 26 И 27, инвертирующий вход компаратора

26и неинвертирующий вход компаратора

27объединены между собой и служат информационным входом блока 17, инвер- ТИРУ101ЦИЙ вход компаратора 27 служит первым входом блока 17, а неинвертирующий вход компаратора 26 - вторым входом блока 17, выходы компараторов 26 и 27 подключены к первому и второму входам логического элемента ЗИ 28, третий вход которого служит третьим входом блока 17, а выход - выходом блока 17, источник 1 излучения содержит излучатель 29, блок 30 регулировки режима излучателя, выход которого соединен с электрическим входом излучателя, и оптическую систему 31 для сопряжения излучателя I с входной щелью монохроматора 2.

Устройство работает следующим образом.

Поток энергии источника 1 направляется оптической системой 31 на - входную лцель монохроматора 2. При этом через выходные щели 5 и 6 на оптические входы блоков 7 и 8 фотоприемников поступают монохроматические потоки излучения одной длины волны. Точное совпадение длины волны излучения на выходе щелей 5 и 6 достигается вращением светоделителя 9 вокруг его вертикальной оси, для чего на входную щель 5 монохроматора направляют излучение лазера и светоделитель 9 устанавливают в положение, соответствующее максимальному сигналу на выходе фотоприемника 8.

Последовательность работы устройства задается блоком 18 управления.

6816

па перпый вход которого поступают импульсы реперов длины полны, а на второй (установочный) - репер начала цикла развертки. Реперы ;и1ины волны через делитель 20 поступают на вход счетчика 21, устанявлюзаемого п на- ; чале каждого цикла сканирования в начальное (нулевое) состояние, ВыходQ ная двоичная (цифровая) комбинация счетчика 21 поступает на вход дешифратора 22, который преобразует ее в позиционный код I из п.

Таким образом, при включении приво5 да 3 монохроматора 2 осуществляется спектральное сканирование (развертка по спектру). При этом на выходах дешифратора 22 последовательно возникают сиг налы, соответствующие опреде0 ленным длинам волн 7, , 7 з . Л1, на которых осуществляется контроль спектральной чувствительности фотоприемннка. Эти сигналы совместно С выходными cигf aлaми делителя 20 ис5 пользуются для управления работой устройства.

Оптическое излучение .с выходных щелей 5 и 6 монохроматора поступает на оптические входы блоков 7 и 8 об0 ратцового и исследуемого фотоприемников. Электрические сигнс шы с выходов фотоприемников через блоки 10 и II усиления поступают на вход аналогового делителя 16, Выходной сигнал делителя 16 поступает на информационный вход блока 17 сравнения.

В блоке 17 сравнения производится проверка попадания величины выходного сигнала делителя 19 в зону доQ Пускаемых значений спектральной

чувствительности, задаваемых управляемым источником ОПОРНЫХ напряжений на каждой длине волны. По командам блока 18 управления, поступающим

с на управляющие входы аналоговых ключей 22 и 23, источники опорных напряжений 24 и 25 подключаются к первому, и второму входам блока 17 сравнения.

jj Согласование выходных сигналов фотоприемников с динамическим диапазоном входных сигналов аналогового делителя 16 осуществляется с помощью операционных усилителей 13, аналоговых ключей 14 и масштабных резисторов 1.5. Алгоритм настройки следующий. Устанавливают образцовьпЧ фотоприемник в блоке 7 У оптической щели 5, Включив привод сканирования 4

5

5

и источник I иэлучения, контролируют величину сигнала на выходе усилителя 10, Затем, изменяя величину масштных резисторов 15, добиваются на каждой длине волны Л; равенства величи сигналов на выходе блока 10 усиления величинам (0,6-0,8) Uj° g , где

.,

I eiib наибольшее допускаемое напряжение на входе делителя 16. При этом корректируется изменение сигнала на выходе фотоприемника блока 7, обуслоленное зависимостью спектральной яркости источника 1 излучения, коэффициентов пропускания,монохроматора 2, оптической системы 31 и окружающей среды от длины волны X; .

Настройка блока 11 усиле чия осуществляется аналогично.Для этого образцовый фотоприемник устанавливают в блоке 8 у щели 6 и процесс наст ройки повторяют с той разницей, что величины коэффтгиентов передачи операционных усилителей 13, входящих в состав блоков 10 и И усиления, на каждой длине волны должны быть равны. Благодаря такой настройке сигнал, пропорциональный отноше- нию напряжений на выходах блоков 7 и 8 фотоприемников, формируется на выходе аналогового делителя 16 с минимальной погрешностью на всех длинах волн .

На следующем этапе операцию настройки блоков 1I усиления выполня- ют по лвум образцовь-м фотоприемникам установленным у оптических щелей 5 и 6. При этом, контролируя нахождение величин выходных сигналов блоков 10 и П на каждой длине волны А; в пределах (0,6-0,8) ujl,/ (регулируя при необходимости напряжение на выходе блока 11 при помощи аттенюатора 12), дополнительной подстройкой масштабных резисторов 15 в цепи обрат- ной связи операционного усилителя 13 входящего в состав блока 11, добиваются строгого постоянства величин выходного напряжения аналогового делителя 16 на всех длинах волн Л, .... Л Такая настройка устройства с одновре менньм использованием двух образцовых фотоприемииков обеспечивает ком- пенсаци1р неидентичности оптических ка налов при одновременном исключении влияния нестабильности источника излучения как на результаты настройки, так и на речультаты измеренш, что

5

5

0

5 0 5 0 5

повьш1ает точность контроля спектральной чувствительности.

Для осуществления контроля спектральной чувствительности у щели 6 в блоке 8 вместо образцового устанавливают исследуемый фотоприемник. Затем включают привод сканирования и останавливают его на ntme волны относительно которой производится сравнение. При помощи аттенюатора 12 добиваются на выходе аналогового делителя 15 величины сигнала, соответствующего соотношению UJBHK I, и включают привод сканирования. По завершении одного полного цикла сканирования (от i до Л, ) регистратором по команде с второго выхода блока 18 управления, поступающей на третий вход блока I7 сравнения, регистрируется выходной сигнал блока 17 сравнен1«, индицирующий соответствие спектральной характеристики фотогърн- емника значениям нормы, заданным в процентном отношении к выходному напряжению аналогового делителя 16,

Устройство может быть использовано для исследования характеристик селеновых фотоэлементов, фотодиодов, фотосопротивлений и др.

Положительный эффект от применения устройства обусловлен увеличением производительности контроля спектральной чувствительности при одновременном повьпиении. его точности,, благодаря тому, что при контроле на каждой длине волны сравнение сигналов образцового (аттестованного) и исследуемого фотоприемников осуществляется строго в один И тот же момент времени.

Формула изобретения

Устройство для контроля относительной спектральной чувствительности фотоприемников, содержащее источник излучения с блоком регулировки его режима, монохроматор с двумя выходными оптическими щелями с размещенными за ними блоками для установки образцового и исследуемого фотоприемников , подключенными соответственно к первому и второму блокам усиления, и регистратор, отличающее- с я тем, что, с целью повьшзения производительности при одновременном повышении точности, н него введены аналоговый делитель, сравнения.

управляемый нсточ111Ж опорных напряжений н блок управления, при этом мо- нохроматор снабжен приводом сканирования развертки по спектру и формирователем реперов начала развертки и реперов текущего значения длины яол- ны, механически связанным с приводом сканирования, а каждый из двух блоков усиления содержит входной аттенюатор и операционный :усг1питель, в цепь отрицательной обратной связи которого подключены п параллельных цепонек из. последовательно включенных аналоговых ключей и перемен- ных масштабных резисторов, где п - число длин волн, на которых осуществляется контроль спектральной чувствительности, причем выходы первого

и нторого блоков усиления подключены соответстпенно к первому и второму входам аналогового делителя, выход которого подключен к информационному входу блока сраинек1-1я, ьыход которого служит информацио. выходом устройства, а первый и второй входы подключены соответственно к первому и второму выходам управляемого источника

опорных напр5шеиий, вход которого подключен к паевому выходу блока управления, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому

и второму вьгходам формирователя реперов начала развертки и реперов те- к лдего значения длины волны, а второй подключен к третьему вкоду блока сравнения.