Фотометр Советский патент 1991 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к оптоэлектрон- ной технике и может быть использовано для фотометрирования оптических излучений, имеющих широкий динамический диапазон по интенсивности.

Цель изобретения - упрощение фотометра и расширение области применения. .

На чертеже представлена схема фотометра.

Фотометр состоит из биспин-фотопри- емника 1, коммутатора 2, резистора 3 нагрузки, схемы И 4, таймера 5, счетчика 6, регистра 7, дешифратора 8, цифрового ин-. дикатора 9, первого 10 и второго 11 форми- рователей импульсов, причем омический контакт 12 биспин-фотоприемника 1 соединен с шиной 13 питания, подложка 14 биспин-фотоприемника 1 соединена с входом

15 коммутатора 2, выход 16 которого и первый вывод резистора 3 нагрузки соединен с общей шиной 17, запирающий контакт 18 биспин-фотоприемника 1 связан с вторым выводом резистора 3 нагрузки, управляющим входом 19 коммутатора 2 и первым входом схемы И 4, второй вход которой соединен с выходом таймера 5 и с входами первого 10 и второго 11 формирователей импульсов, выход схемы И 4 связан со счетным входом 20 счетчика 6, вход 21 параллельной загрузки которого соединен с выходом первого формирователя 10 импульсов, а на параллельных входах 22 счетчика 6 выставлен начальный код, выходы счетчика 6 соединены с параллельными входами регистра 7, выходы которого связаны с входами дешифратра 8, выходы которого

О

а

СП

оо

Os

оединены с входами цифрового индикатора 9, вход 23 параллельной загрузки регистра 7 связан с выходом второго формирователя 11 импульсов.

Фотометр работает следующим образом.

Входное излучение подается на бис- пин-фотоприемник 1, который генерирует импульсы тока, частота которых линейно зависит от мощности входного излучения. Эти импульсы выделяются на резисторе 3 нагрузки в виде импульсов напряжения. Коммутатор 2 замыкает свой вход 15с выходом 16 при высоком уровне напряжения на своем управляющем входе 19. Коммутатор 2 используется как элемент обратной связи, препятствующий устойчивому переключению биспин-фотоприемника в проводящее состояние при больших уровнях его освещенности. По переднему фронту импульса, генерируемого биспин-фотоприемником 1, коммутатор 2 замыкается и подложка 14 биспин-фотоприемника 1 оказывается соединенной с общей шиной 17, вследствие чего на запирающем контакте 18 биспин- фотоприемнике 1 появляется низкий потенциал, который приводит к размыканию коммутатора 2. Через время, определяемое освещенностью биспин-фотоприемника 1, генерируется следующий импульс и процесс повторяется. Обратная связь на коммутаторе 2 позволяет укоротить импульсы биспин-фотоприемника 1 и значительно расширить область его чувствительности в сторону больших освещенностей и незначительно расширить в сторону меньших освещенностей. Динамический диапазон при введении обратной связи увеличивается не менее чем в 10 раз.

Поскольку зависимость частоты f от энергии W излучения, падающего на бис- пин-фотоприемник, близка к линейной, получают

f k -W+b,(1)

где k и Ь - коэффициенты.

Так как частота f - это число N импульсов за 1 с, то из (1) выводят

N k -W + b(2)

Чтобы получить значение W из (2), записывают

-МN

(3)

где -г- - число импульсов за k-ю часть секунды.

Аппаратурную реализацию вычисления формулы (3) выполняют на основе счетчика 6, в который перед началом цикла измерения с входов 22 заносится дополнительный

код числа ( - -г- ) , т.е величина V - ,

где V - емкость счетчика 6. Затем в течение

цикла измерения длительностью Т тт(с)

вырабатываемой таймером 5, импульсы биспин-фотоприемника 1 поступают в счетчик 6 через схему И 4. В результате в счетчике 6 получают код числа,

пропорционального W.

По окончании интервала Т второй формирователь 11 формирует короткий импульс, по которому содержимое счетчика 6 переписывается в регистр 7, затем дешифрируется дешифратором 8 в сигналы управления цифровым индтикатором 9. По переднему фронту следующего импульса таймера 5 в счетчике б опять устанавливается дополнительный код числа ( Т7 ) и

процесс измерения повторяется. Значение энергии входного излучения, измеренное в текущем периоде, отображается в течение последующего периода работы таймера 5.

Коэффициенты b и k в формуле (1) определяются экспериментальным путем из построенной ватт-частотной характеристики биспин-фотоприемника 1, Коммутатор 2 может быть реализован на биполярном

транзисторе или на МОП-транзисторе, а также на интегральном коммутаторе.

Изобретение позволяет упростить схему фотометра за счет уменьшения числа и сложности составляющих ее элементов и

расширить область применения за счет исключения необходимости двухполярного питания.

Формула изобретения Фотометр, содержащий фотопреобразователь, коммутатор, прямой счетчик, элемент И,выход которого соединен со счетным входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения области применения, в него введены резистор нагрузки, таймер, первый и второй формирователи импульсов, регистр, дешифратор и цифровой индикатор, а в качестве фотопреобразователя использованы биспин- фотоприемник, причем омический контакт

биспин-фотоприемника соединен с шиной питания, подложка биспин-фотоприемника соединена с входом коммутатора, выход которого и первый вывод резистора нагрузки соединены с общей шиной, второй i вывод

резистора нагрузки соединен с запирающим контактом биспин-фотоприемника, управляющим входом коммутатора и первым входом элемента И,второй вход которого соединен с выходом таймера и входами первого и второго формирователей импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с входом параллельной загрузки счетчика, на параллельных входах которого выставлен начальный код, а выходы счетчика соединены с параллельными входами регистра,

вход параллельной загрузки которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, выходы регистра соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с входами цифрового индикатора.

Изобретение относится к оптоэлектронной технике и может быть использовано для фотометрирования оптических излучений, имеющих широкий диапазон по интенсивности. Цель изобретения - упрощение устройства и расширение его области применения. В качестве фотодатчика в устройстве использован биспин-фотоприемник, имеющий частотный выход и снабженный внешней электрической обратной связью на коммутаторе. Вычисление освещенности производится с помощью счетчика, в который предварительно заносится некоторый дополнительный код, обеспечивающий прямую пропорциональность между выходным кодом счетчика в конце цикла измерения и значением входной освещенности. 1 ил.

/J

i

12

15

W

17