Способ регистрации оптического импульса Советский патент 1990 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к технике регистрации оптических сигналов и может быть использовано в центных исследованиях, оптической локации,.импульсной фотометрии, фотобиологии, сцинтилляционной технике.

Цель изобре г ёния - повьшение точн/ сти регистрации импульсного оптического сигнала за счет уменьшения диапазона изменения фототока в процессе регистрации и обеспече1шя возможности контроля характеристики фотоэлектрического преобразования и темнового тока прибора ло и после прохождения и шyльcнoгo сигнала.

На фиг.1 представлены временные диаграммы, поясняйщие сущность предлагаемого способа; на фиг.2 - схема устройства для реализации способа регистрации оптического импульса фо- тоэлектронным прибором.

Способ осуществляют следующим об- раэом . --- ;.. . ..; . . На-вход фотоэлектронного прибора до начала р егистрируемог о импул ьс а и непосредс твенно после его окончания подают периодически повторяющийся эталонный оптический сигнал, вели чину которого устанавливают из ус- ловия получения преобразованного сигнала на середине участка линейности характеристики фотоэлектрического преобразования фотоэлектронного прибора, измеряют сглаженный электрический сигнал y(t) в различные моменты времеда t и величины суммарного сглаженного электрического сигнала g,. в момент времени t, при воздействии эталонного сигнала на входе прибора и и сигнала f после его выключения, а также величины -g и f в момент време.ни t после окончания оптического импульса, после чего уточненные значения x(t) регистрируемого оптического импульса определяют по форму- ле-

.а,|Ш-,, .j..r.i.(,.,,,

при t, t t2

где k(t)1+

(p 1) - коэффидаент,

. Vучитывающий из- 0

менение характеристики фотоэлектрическогопреобразования фотоэлектронного 45 прибора.

Ошибки фотоэлектрической регистрации, возникающие как за счет измене-, НИИ т-емнового тока, так и за счет изменений наклона характеристикиг,

фотоэлектрического преобразования, контролируются как до появления р.егистрируемого импульса, так и не- осредственно после его окончания, . то позволяет интерполировать и учитывать ошибку регистрации для любо- го момента времени.

Способ может быть реализован на базе устройства для исследования фор

.Q .г 25

5

0

5

,

мы импульса затухающей люми несцен- ции, схема которого пр едставлена на фиг.2. Устройство включает в себя источник 1 возбуждения люминесценции, кювету 2 с исследуемым веществом, оптическую систему 3, фотоэлектронный згмножитель 4, фильтр 5 нижних частот, светоизлучающее устройство«

6 с генератором 7 для его запуска, аналого-цифровой преобразователь 8, блок 9 запуска источника.фотовозбуждения и интерфейс 10 для связи с ЭВМ.. В устройстве источник 1 возбуждения и кювета 2 с исследуемым веществом установлены на входе оптической системы 3. На выходе оптической системы 3 устано-влен фотоэлектронный умножитель 4, к выходу которого подключен фильтр 5 нижних частот. Вход аналого-цифрового преобразователя 8 подключен к выходу фильтра 5 нижних частот, а его выход - к входу данных интерфейса 10. Выходы управляю- .Щих сигналов интерфейса 10 подключе-- ны к входам генератора 7 и блока 9 запуска источника возбуждения, а выходы последних - к светоизлучающему устройству 6 и источнику 1 возбуждения люминесценции. При этом канал ввода-вывода интерфейса 10 подключен к каналу ЭВМ.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии источник 1 возбуждения выключен, на кювету 2 подается заданный оптический сигнал (фиг.1а) от светоизлучающего устройства 6., которое периодически запускается импульсами генератора 7. После отражения от стенок кюветы 2 этот сиг-,- нал через оптическую систему 3 пос-

тупает на вход фотоэлектронного умножителя 4, выходной сигнал которого (фиг.1г) усиливается и сглаживается фильтром 5 нижних частот, кодируется аналого-цифровым преобразователем 8, передается через интерфейс 10 и запоминается в оперативном запоминающем устройстве ЭВМ. При этом запись полученных кодов производится в две раз- личные ячейки памяти ЭВМ, в которые заносятся код g, суммарного преобразованного сигнала во время действия эталонного импульса и код f после его выключения.

Коды g, и f периодически обновляются до момента начала регистрации оптического импульса.

В момент поджига источника 1 возбуждения от блока 9 запуска (фиг.16) действие генератора 7 запрещается сигналом с интерфейса 10 и подача эталонного сигнала от светоизлучаю- щего устройства 6 прекращается. Импульс высвечивания люминесценции (фиг.1в) через оптический фильтр 3 принимается фотоэлектронным умножителем 4, и полученный сигнал y(t) после усиления и сглаживания оциф- ровьшается и запоминается в заданных ячейках запоминающего устройства ЭВМ.

После паузы, продолжительность которой задается в зависимости от длительности ;регистрируемых: импульсов л киинесценции, ЭВМ через интерфейс 10 снимает запрет, генератор 7 включается и подача эталонного сигнала на вход фотоэлектронного умножителя 4 возобновляется. После измерения и запоминания значений суммарного сигнала gg и темнового тока f ЭВМ производит корректировку зарегистрированного сигнала,y(t) в соответствии с исходными выражениями.

Особенности практической реализации изобретения поясняются следующими примерами вычисления сигнала x(t) для момента времени

t, +

2

t2

Пример 1. Случай изменяющейся характеристики фотоэлектрического преобразования и нулевого темново г о тока: , 0; g Подстановка указанных значений измеренных уровней сигнала дает K( 1,05; x(t) 0,952y(t).

Пример 2. Случай изменения характеристики фотоэлектрического преобразования типа устапость и линейного нарастания темнового тока: gz 0,9g,; f, 0; f 0,2g,; y(t) 2g,. Подстановка указанных значений дает K(t) 0,85; x(t ) 1,08y(t).

П p и M e p 3. Случай постоянства характеристики фотоэлектрического преобразования и темнового тока:

25 Ч

f,. При этом K(t) 1,

g| (.,Х

x(t) y(t) - f, , т.е. этот частный случай сводится к вычитанию пос- тоянного значения темнового тока.. Другими словами, способ вычитания темнового тока постоянного уровня является частным случаем по отношени

.

7еяю10

о-«

:

а

,

с- . нию

к предлагаемому способу. В то же время повышение точности регистрации достигается даже в этом простейшем случае. Такое повьппение точности обусловлено тем, что уровень темнового тока измеряется- непосредственно перед прохождением оптического импул.ьса и . ность оценки его уровня выше по сравнению с известным способом. Кроме того, , при периодической подаче эталонных импульсов создается постоянная составляющая фототока, которая значительно превышает уровень темнового тока, что обеспечивает повышение стабильности характеристик фотоэлектронного прибора по сравнению с известным способом вследствие уменьшения диапазона изменения постоянной сос- 20 тавляющей фототока.

Формула изобретения

Способ регистрации оптического 25 импульса,, включающий пропускание регистрируемого импульса через оптическую систему и преобразование его в электрический сигнал с помощью фотоэлектронного прибора, а также сглаживание преобразованного электрического сигнала при сомогаи фильтра нижних частот, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности регистрации, на вход фотоэлектронного прибора до начала импупьса 35 и непосредственно после его окончания подают периодически повторяющийся эталонный оптический сигнал, ве- , личину которого устанавливают из условия получения преобразованного сиг- 40 нала на середине линейного участка характеристики фотоэлектрического преобразования фотоэлектронного прибора, измеря- ют величину сглаженного электрического сигнала y(t) в различные моменты време- 5 ни t, величину сглаженного электрического сигнала g в момент времени t при воздействии эталонного сигнала на фотоэлектронный прибор, величину сигнала f после выкпючения эталонного 50 сигнала до начала оптического импульса, а также соответств тошие величины сигналов g2.H f в момент времени t после окончания оптического импульса, , а значения регистрируемого оптическо- .55 го импульса x(t) определяют по формуле

30

2(t) K(t)

f, - f-Ч-г (« -

t 2. - с (

при t, t « t

где K(t) e 1 +

4. li.( ..

tj-t, коэффициент, учи-5

тьшающий измене

ние характеристики фотоэлектри:- ческого преобразования фотоэлектронногоприбора.

Изобретение относится к технике регистрации оптических сигналов и может быть использовано в люминесцентных исследованиях, оптической локации, импульсной фотометрии, фотобиологии, сцинцилляционной технике. Целью изобретения является повышение точности регистрации. Сущность изобретения состоит во внесении поправок в регистрируемый сигнал с учетом линейной интерполяции закона изменения уровня темнового тока и изменения наклона характеристики фотоэлектрического преобразования, которые имеют место при воздействии регистрируемого импульса. Для этого на вход фотоэлектронного прибора до начала регистрируемого импульса и непосредственно после его окончания подают периодически повторяющийся эталонный оптический сигнал, величину которого устанавливают из условия получения преобразованного сигнала на середине участка линейности характеристики фотоэлектрического преобразования. Измеряют сглаженный электрический сигнал Y(T) в различные моменты времени T и величины суммарного сглаженного электрического сигнала G₁ в момент времени T₁ при воздействии эталонного сигнала на входе прибора и сигнал F₁ после его выключения, а также соответствующие величины G₂ и F₂ в момент времени T₂ после окончания оптического импульса, после чего уточненные значения регистрируемого оптического импульса определяют по соответствующей формуле. 2 ил.

,f

УпрО ЯЮЩУВ CUSHOAfJ ТТЮ

awox

В513АД- 865(7ДД

ПЫ