Фотометр Советский патент 1990 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к измерительной технике и наиболее эффективно может быть использовано при измерении слабых световых потоков с широким диапазоном измерений, например в поляризационных измерениях.

Цель изобретения - повышение быстродействия и снижение уровня шумов в режиме измерения слабых световых потоков.

На чертеже представлена схема фотометра.

Фотометр содержит фотодиод 1, резисторы 2 и 3, первый операционный

усилитель 4 (в канале высокой чувствительности) , второй операционный усилитель 5 (в грубом канале), блок 6 управления и коммутирующий элемент 7.

Первый выход фотодиода 1 подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя 4, выход которого, являющийся первым выходом фотометра, подключен к первому выводу первого резистора 2, первый вывод второго резистора 3 подключен к общей шине фотометра, второй вывод второго резистора 3 объединен с вторым выел

со оо

о

СП

СО

10

эподом фотодиода 1 и подключен к неинвертирующему входу второго опера- Иионного усилителя 5, инвертирующий ход которого объединен с его выходом, являющимся вторым выходом фотометра, и подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя 4 и к входу блока 6 управления , выход которого подключен к управляющему входу коммутирующего элемента 7, первый выход которого под- илючен к первому выводу первого резистора 2, второй выход - к второму ныводу первого резистора 2 и к инвер- тирующему входу первого операционного усилителя 4„

Фотометр работает следующим обра- ом.

Под действием оптического излучения с мощностью Р в фотодиоде 1 выра- фатывается ток 1ф К-Р, где К - Коэффициент преобразования фотодиода, ак как входной ток операционных усилителей 4и5Т8;( Ои напряжение 25 йежду неинвертирующими и инвертирую- 1|щми входами операционных усилителей 4 и5 ив)( 0,то то ки,пр отекающие через резисторы 2 и 3, и напряжения на пер- Јрм и втором выходах фотометра будут равны соответственно

овик, + R3)p; ив%|;2 K-p-R3,

Где R и R3 - сопротивления резисторов t и 3.

При этом диапазон измерений оптической мощности в грубом канале 2 составит

„uiu-i-,U 41

От Р- - -- п

20

Ю

сигналу с выхода блока 6 управления и закорачивает резистор 2.

I

При дальнейшем увеличении измеряемой мощности информация снимается с второго выхода (грубого канала) фотометра. В качестве блока 6 управления может быть использован усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, а в качестве коммутирующего элемента 7 может быть использовано электронное реле.

При малых уровнях оптической мощности, когда влияние шума светометра наиболее существенно, резистор 2 включен в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 4 и фото- ток через контакты коммутирующего элемента 7 не протекает, т.е. исключается составляющая шума фотометра за счет переходных контактов элемента 8.

За счет параллельной работы операционных усилителей 4 и 5 обеспечивается высокое быстродействие фотометра, широкий динамический диапазон измерений оптической мощности и снижение уровня шумов при измерениях слабых световых потоков.

Формула изобретения

5

1 NVMM

& в канале

UlXll

KRl Д°

KR3

1 .с

1 высокой чувствительности соответственно

от

40

ЧМЦН

U им Д°

U HI K()

Фотометр, содержащий фотодиод, первый операционный усилитель и два резистора, причем первый выход фотодиода подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход которого, являющийся первым выходом фотометра, подключен к первому выводу первого резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия фотометра и снижения уровня шумов, в него введены второй операционный усилитель, коммутирующий элемент и блок управления, при этом первый вывод второго резистора подключен к общей шине фотометра, второй вывод второго резистора объединен с вторым выходом фотодиода и подключен к неинйертиру- ющему входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого объединен с его выходом, являющим- При больших уровнях измеряемой on- 5g ся вторым выходом фотометра, и подГде иш,, Uu

М1 Н1

45

напряжения шумов на выходах первого и второго каналов фотометра;

напряжения насыщения операционных усилителей 4 и 5 °0 в первом и во втором каналах фотометра соответственно.

тической мощности, когда напряжение 0. приближается к напряжению насы1Ч1Х 1,

щения операционного усилителя ч, срабатывает коммутирующий элемент 7 по

ключей к неинвертирующему входу первого операционного усилителя и входу блока управления, выход которого подключен к управляющему входу комму0

5

0

Ю

сигналу с выхода блока 6 управления и закорачивает резистор 2.

I

При дальнейшем увеличении измеряемой мощности информация снимается с второго выхода (грубого канала) фотометра. В качестве блока 6 управления может быть использован усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, а в качестве коммутирующего элемента 7 может быть использовано электронное реле.

При малых уровнях оптической мощности, когда влияние шума светометра наиболее существенно, резистор 2 включен в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 4 и фото- ток через контакты коммутирующего элемента 7 не протекает, т.е. исключается составляющая шума фотометра за счет переходных контактов элемента 8.

За счет параллельной работы операционных усилителей 4 и 5 обеспечивается высокое быстродействие фотометра, широкий динамический диапазон измерений оптической мощности и снижение уровня шумов при измерениях слабых световых потоков.

Формула изобретения

ключей к неинвертирующему входу первого операционного усилителя и входу блока управления, выход которого подключен к управляющему входу комму515380596

тирующего элемента, первый выход ко-рому вьюоду первого резистора и к

торого подключен к первому выводу пер- инвертирующему входу первого опе- вого резистора, второй выход- к вто-рационного усилителя.

Изобретение относится к измерительной технике. Наиболее эффективно может быть использовано для измерения слабых световых потоков в широком динамическом диапазоне, например в поляризационных измерениях. Цель изобретения - повышение быстродействия, уменьшения шумов в режиме измерений слабых потоков. Это достигается параллельной работой двух операционных усилителей в "точном" и "грубом" каналах. При работе напряжение в "точном" канале не должно превышать напряжения насыщения для соответствующего операционного усилителя. Для этого введен коммутирующий элемент, который блокирует резистор в цепи обратной связи операционного усилителя точного канала при приближении к напряжению насыщения. Такой режим работы обеспечивается блоком управления, например, усилителем с регулируемым коэффициентом усиления. При этом быстродействие увеличивается за счет параллельного измерения в обоих каналах и отсутствия затрат времени на выбор диапазона измерений. Шумы уменьшаются за счет исключения составляющей шума на переходных контактах в режиме измерения слабых световых потоков. 1 ил.