Измеритель потоков излучения Советский патент 1991 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к технике измерения лучистой энергии и может быть использовано в оптических газоанализаторах, радиометрах, спектрометрах и т.д.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет улучшения стабильности работы измерителя в условиях с изменяющейся температурой окружающей среды.

На чертеже представлена структурная схема измерителя потоков излучения.

Измеритель потоков излучения содержит оптическую систему 1, модулятор 2, свя- занные последовательно приемник 3 излучения, фазочувствительный усилитель 4, а также соединенные последовательно формирователь 5 синхроимпульсов, оптически связанный с модулятором 2, делитель 6 частоты и формирователь 7 управляющих

сигналов, выход которого подключен к управляющему входу фазочувствительного усилителя 4.

Измеритель работает следующим образом.

Излучение, подаваемое из оптической системы 1 в приемник 3 излучения, модулируется модулятором 2 с некоторой заданной частотой. С помощью того же модулятора, но уже с удвоенной частотой осуществляется модуляция светового пучка в оптопаре формирователя 5 синхроимпульсов, обеспечивающей его оптическую связь модулятором.

Выходной сигнал приемника 3 излучения подается на вход фазочувствительного усилителя 4, в котором усиливается, фильтруется, синхродетектируется, при необходимости нормируется или подвергается

О

со ю

vj О

ON

дополнительной обработке и регистрируется.

Управление работой фззочувствитель- ного усилителя осуществляется синхронно с частотой модуляции лучистых потоков, подаваемых нэ фотоприемник. Ддя этого частота выходного электрического сигнала формирователя 5 синхроимпульсов перед подачей на вход формирователя 7 управляющих сигналов уменьшается вдвое с помощью деятеля 6 частоты, в качестве которого может использоваться триггер.

Таким образом, независимо от скважности выходного Сигнала формирователя 5 синхроимпульсов, подверженной изменениям в нестабильных по температуре условиях, скважность сигнала на выходе делителя 6 частоты и, соответственно, управляющих сигналов ча выходе формирователя 7 будет оставаться постоянной. Необходимый при этом фазовой сдвиг управляющих сигналов может поддерживаться любым известным способом, а требуемый в этом случае фазовращатель может располагаться как в формирователе 7 управляющих сигналов, так и в формирователе 5 синхроимпульсов.

Повышение температуры окружающей среды ведет к уменьшению световых промежутков по отношению к темповым в формирователе синхроимпульсов. Это приводит к возникновению в обрабатываемом сигнале мешающей добавки, которая вычитается из полезного (информативного) сигнала или суммируется с ним, т.е. вызывает изменение уровня выходного измеряемого сигнала.

Допустим, что при увеличении температуры скважность управляющих сигналов изменилась на 0,1% по отношению к их первоначальной скважности, например, равной 2. Представим также, что модуляция потоков излучения, подаваемых на фотоприемник, осуществляется по прямоугольному закону, ;з амплитуда промодулиро- ванного сигнала пронормирована и равна единице. В этом случае возникает мешающая добавка, т.е. появляется мешающий переменный сигнал с амплитудой, равной

0,1% амплитуды промодулированного сигнала.

Допустим, что нас интересует не амплитуда промодулированного сигнала, т.е. не

общий уровень промодулированного потока излучения, а его слабое изменение по отношению к этому общему уровню (например, в газоанализаторах, где измеряется разность между поглощенным и непоглощенным излучением) и предположим, что это изменение также составляет 0,1 % амплитуды промодулированного сигнала.

Таким образом, при изменении скважности управляющих импульсов измеряемый

сигнал составит уже не 0,1 %, а 0,2% амплитуды промодулированного сигнала. Если первоначальную скважность восстановить, то точность измерения такого сигнала увеличится соответственно в 2 раза. При уменьшении уровня измеряемого полезного

сигнала точность его измерения будет возрастать. Использование изобретения позволяет в 2 раза и более повысить точность измерения при работе измерителя в нестабильных по температуре условиях.

Формула изобретения

Измеритель потоков излучения, содержащий оптическую систему, снабженную модулятором, с выходом которой оптически связан приемник излучения, выход приемника излучения соединен с входом фазочув- ствительного усилителя, формирователь синхроимпульсов, со световым пучком которого оптически связан модулятор, а также формирователь управляющих сигналов, выход которого соединен с управляющим входом фазочувствительного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен делитель частоты, включенный между выходом формирователя синхроимпульсов и входом формирователя управляющих сигналов, а модулятор выполнен с возможностью прерывания светового пучка формирователя синхроимпульсов на удвоенной частоте по

отношению к частоте модуляции измеряв-, мых потоков излучения в оптической системе.

Изобретение относится к технике измерения лучистой энергии и может быть использовано в оптических газоанализаторах, радиометрах, спектрометрах и т.д. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит оптическую систему, снабженную модулятором, по- следовательно соединенные приемник излучения и фазочувствительный усилитель, а также соединенные последовательно формирователь синхроимпульсов, оптически связанный с модулятором, делитель частоты на два и формирователь управляющих сигналов, выход которого соединен с управляющим входом фазочувствительного усилителя. Частота прерывания светового потока в формирователе синхроимпульсов вдвое выше частоты модуляции измеряемых потоков излучения в оптической системе. 1 ил.