Фотометр Советский патент 1990 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к фотометрии, а именно к фотометрическим датчикам, и может найти применение в автоматике и других областях, где необходимо автоматическое измерение потока излучения.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже представлена функциональная схема фотометра.

Фотометр содержит затвор 1, блок 2 управления (усилитель мощности), фотоприемник 3, усилитель 4, сумматор 5 инвертирующий, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, регистр 7,, цифроаналогоый преобразователь (ЦАП) 8, сумматор 9 неинвертирующий, коммутатор 10, источник 11 опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии затвор 1 закрыт и поток излучения не падает на фотоприемник 3. При этом на выходе усилителя 4 имеется напряжение AU, вызванное дрейфом нуля фотоприемника 3 и усилителя 4. Это напряжение поступает на первый вход сумматора 5 инвертирующего, на второй вход которого через коммутатор 10 подается постоянное напряжение (- Е) с выхода источника 11. Абсолютная величина напряжения (-Е) должна немного превышать возможную величину напряжения AU дрейфа нуля фотометра. Сумматор 5 инвертирующий осуществляет сдвиг напряжения в положительную область на величину Е, поэтому на вход АЦП 6 поступает напряжение (Е-AU) только положительной полярности. АЦП 6 осуществляет выборку (с определенной частотой) аналогового напряжения (Е-AU) и преобразует его в цифровой код, который запоминается в регистре 7. ЦАП 8 вновь преобразует этот цифровой код в аналоговое

СЛ

а

vj

а се

напряжение, которое поступает на первый вход сумматора 9 неинвертирующего. Так как на второй вход сумматора 9 неинвертирующего подается постоянное напряжение (-Е) с выхода источника 11, то на выходе сумматора 9 имеется постоянное напряжение (- AU), т. е. напряжение, равное по величине напряжению с выхода усилителя 4, но обратного знака.

Рассмотрим режим измерения потока изсумматора 9 неинвертирующего. В режиме измерения потока излучения она присутствует на входе АЦП 6, но имеет противоположный знак, а значит и компенсируется в самом АЦП 6.

Таким образом, достигнутая в данном фотометре более полная компенсация дрейфа нуля (в широком диапазоне температур) позволяет повысить точность автоматического измерения потока излучения, а также

г ЯСС М ОТиИ М ПсЖИ М njmcycnriTi vrvci л. .i«x, ... .--- -

лучения в который фотометр переходит под Ю расширить динамический диапазон измере ГД .Л -....„ „ /ч ло.я - М/1ЛЛГ Г1 Ш UQUЈ nPl4MCI ППЛМ1

действием сигнала «Открытие затвора. Этот сигнал переводит регистр 7 в режим хранения записанного в него в исходном состоянии цифрового кода, а коммутатор 10 - в другое состояние, при котором второй вход сумматора 5 инвертирующего подключается к выходу сумматора 9 неинвертирующего. Затвор 1 открывается под действием сигнала с блока 2 управления. Падающий на чувствительный элемент фотоприемника 3 поток излучения создает на выходе усилителя 4 эквивалентное по величине отрицательное напряжение, просуммированное с напряжением дрейфа AU. Благодаря наличию на втором входе сумматора 5 напряжения дрейния в связи с возможностью измерения более слабого потока излучения.

Формула изобретения

15

Фотометр, содержащий затвор, соединенный с блоком управления, фотоприемник, установленный за затвором и подключенны к входу усилителя, а также источник on , ного напряжения и коммутатор, отлична,- 20 щийся тем, что, с целью повышения точно, ти измерений, в него введены последов.: тельно соединенные инвертирующий сумм.-- тор, аналого-цифровой преобразователь, ре гистр, цифроаналоговый преобразователь

BTODOM В Аиде cyiviivicii p i.u.i,.i.. г -г .1 i

Да обратного знака АЦП 6 сцифровываютнеинвертирующии сумматор, при этом пе

Ц1а u puj„ой т. „LIU nvnn чипрптипуюшего сумматора по;

lit a wijtjiii i ..--. ,- - -i i

олько напряжение, возникающее под действием потока излучения. Если внешние воздействия (в частности климатические) изменяются, затвор 1 должен периодически закрываться на короткое время для возможности уточнения напряжения - на выходе /ммагора 9 неинвертирующего. Сумматоры о и 9 практически не имеют дрейфа нуля, гак как нх коэффициент усиления равен 1. Если АЦП 6 имеет дрейф нуля, то в исходном состоянии фотометра эта составляющая дрейфа нуля также присутствует на выходе

вый вход инвертирующего сумматора под ключен к выходу усилителя, а второй вход - к выходу коммутатора, первый вход которой соединен с выходом источника опорного на пряжения и с вторым входом неинверти

30 рующего сумматора, выход которого под ключен к второму входу коммутатора, уп равляющие входы коммутатора, блока управ ления и регистра объединены и являются входом управления фотометра, а выход ана лого-цифрового преобразователя являетс

35 выходом фотометра.

сумматора 9 неинвертирующего. В режиме измерения потока излучения она присутствует на входе АЦП 6, но имеет противоположный знак, а значит и компенсируется в самом АЦП 6.

Таким образом, достигнутая в данном фотометре более полная компенсация дрейфа нуля (в широком диапазоне температур) позволяет повысить точность автоматического измерения потока излучения, а также

л. .i«x, ... .--- -

расширить динамический диапазон измерерасширить динамический диапазон измере....„ „ /ч ло.я - М/1ЛЛГ Г1 Ш UQUЈ nPl4MCI ППЛМ1

ния в связи с возможностью измерения более слабого потока излучения.

Формула изобретения

Фотометр, содержащий затвор, соединенный с блоком управления, фотоприемник, установленный за затвором и подключенны к входу усилителя, а также источник on , ного напряжения и коммутатор, отлична,- щийся тем, что, с целью повышения точно, ти измерений, в него введены последов.: тельно соединенные инвертирующий сумм.-- тор, аналого-цифровой преобразователь, регистр, цифроаналоговый преобразователь

г .1 i

неинвертирующии сумматор, при этом пе

неинвертирующии сумматор, при этом пе

„LIU nvnn чипрптипуюшего сумматора по;

вый вход инвертирующего сумматора подключен к выходу усилителя, а второй вход - к выходу коммутатора, первый вход которой соединен с выходом источника опорного напряжения и с вторым входом неинвертирующего сумматора, выход которого подключен к второму входу коммутатора, управляющие входы коммутатора, блока управления и регистра объединены и являются входом управления фотометра, а выход аналого-цифрового преобразователя является

выходом фотометра.

Изобретение относится к области фотометрии, а именно к фотометрическим датчикам, и может найти применение в автоматике и других областях, где необходимо автоматическое измерение потока излучения. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит затвор, установленный перед фотоприемником. Напряжение дрейфа нуля фотоприемника и усилителя в отсутствие излучения поступает на первый вход первого сумматора, на второй вход которого через коммутатор подается постоянное напряжение (-E) с выхода источника опорного напряжения. АЦП оцифровывает напряжение (E-ΔU) и посылает цифровой код в регистр для хранения. На выходе ЦАП появляется напряжение (E-ΔU), а на выходе второго сумматора - напряжение (-ΔU). Б режиме измерения регистр переходит в режим хранения, напряжение (-ΔU) с выхода второго сумматора через коммутатор подается на второй вход первого сумматора, а затвор открывается. АЦП оцифровывает только напряжение, возникающее под действием потока излучения - дрейф "нуля" фотометра компенсируется. 1 ил.