ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ Советский патент 1973 года по МПК G04F13/02 

1

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для преобразования световых сигналов в интервал времени и определения степени плотности веществ.

Известны преобразователи световых сигналов, основанные на использовании вращающегося обтюратора, с помощью которого световой поток от источника излучения проходит на фотоприемник, поочередно через измерительную и сравнительную кюветы. Фотоприемник подключен к электронному блоку, где происходит выделение переменной составляющей сигнала от фотоприемника, которая будет пропорциональна разности интенсивностей световых потоков, а следовательно, разности оптических плотностей сред в кюветах.

Однако эти устройства характеризуются зависимостью показаний от интенсивности излучения источника световой энергии, старения фотоприемника и нелинейности характеристик, трудностью сочетания с цифровыми средствами обработки информации.

Предлагаемое устройство снабжено кюветой с исследуемой культурой, установленной на роторе, а фотоприемник через усилитель и ключи соединен с двумя конденсаторами, подключенными к нуль-органу, выход которого соединен с триггером, а один из конденсаторов защунтирован резистором. Такое выполнение повыщает точность преооразования и получения время-импульсного сигнала, пропорционального разности оптических плотностей световых потоков, прошеднтх сквозь питательную среду в кювете и светофильтры.

Па фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Основной задачей предлагаемого устройства является определение действия невесомости на интенсивность роста исследуемой культуры (клеток или бактерий) в условиях космического полета. Эта задача рещается путем сравнения состояний двух идентичных исследуемых объектов, находящихся в различных инерционных условиях непосредственно на косм.ическом объекте.

Как известно, гравитационные земные условия характеризу отся перегрузкой, равной Ig, поэтому если одному из исследуемых объектов создать нутем вращения инерционные условия, равные Ig, а другой исследуемый объект оставлять неподвижным относительно

космического объекта, то путем их сравнения можно судить о биологическом эффекте невесомости.

Для этого кювету 1, оборудованную окнами из оптического стекла, заливают нитательным раствором с исследуемой культурой и

устанавливают на ротор 2, вращающийся от привода 3 со скоростью, обеспечивающей нужное ускорение. Другая аналогичная кювета 4 устанавливается неподвижно за ротором.

Судить о состоянии культур в обеих кюветах можно на основании изменения окраски нитательных сред.

Работа фотоэлектрической части устройства для определения оптических плотностей в обеих кюветах основана на том, что с целью увеличения точности измерения и исключения эталонной кюветы световой поток от источника поочередно проходит через два светофильтра, расположенных рядом, и слой питательной среды в кювете, расположенной под ними. Причем спектральная характеристика светопропускания первого светофильтра соответствует максимальной прозрачности, т. е. той области, в которой светопоглощение не зависит от изменения спектральных свойств исследуе.мого питательного раствора, в то время как спектральная характеристика второго светофильтра выбрана в области максимальной величины изменения его спектральных свойств.

Таким образом, первый световой импульс, попадающий на фотоприемник, служит эталонным по отношению ко второму - измерительному.

Дисковый ротор 2, вращаясь с определенной постоянной скоростью, сообщает исследуемой культуре в кювете 1 перегрузку, равиую Ig, а также выполняет роль коммутатора и обтюратора световых потоков.

Кювета 1 со стороны окна снабжена насадкой из двух стоящих рядом светофильтров 5 и 6.

Во время вращения ротора первый световой поток Ф от источника энергии 7, поочередно проходя через указанные светофильтры и толщину слоя исследуе.мой среды в кювете, попадает на фотоприемник 8. Второй световой поток от источника 7, поочередно проходя аналогичные светофильтры 9 и 10, установленные рядом в окне ротора, и толщину слоя исследуемой среды в кювете 4, неподвижно расположенной за ротором, попадает на тот же фотоприемник 8. Причем, как уже указывалось, первые световые сигналы каждой пары являются эталонными по отношению ко вторым.

Такнм образом, на фотоприемник 8 поочередно поступают две пары сигналов и поскольку дальнейшее преобразование их электронной схемой, на вход которой включен фотоприемпик 8, аналогично, рассмотрнм одну из них.

Два сигнала, последовательно поступаюн ие с фотоприеминка 8, усиливаются усилителем 9 и соответствеино подаются через ключи 10 и 11 на запоминающий конденсатор 12 и на конденсатор 13, зашунтированный резистором 14.

Дли обеспечения высокой точности измерёния ключи 10 и 11 поочередно управляются етробирующими импульса.ми, совпадающими во времени с моментами достижения сигнала

фотоприемника 8 максимальных значений. Стробирующие импульсы вырабатываются фотоприемниками 15 и 16 (например, фоторезисторами) при ноочередном засвечиван:ии их световыми потоками от источника света

17 через щели 18 и 19 в роторе. Причем положение щели 18 диаметрально соответствует расноложению светофильтра 6, а положение щели 19 - расположению светофильтра 5. ... Первым стробирующим имлульсом конденеатор 12 через ключ 10 заряжается до напряжения Uc (см. фиг. 2), соответствующего амплитуде нервого эталонного светового потока Ф|. Вторым стробовым импульсом конденсатор

13 через И заряжается до напряжения Ucz, соответствующего амплитуде второго измерительного светового потока Ф2, и начинает разряжаться через шунтирующий резистор 14.

Интервал времени 4 (фиг. 2) заполняется тактовыми импульсами, которые могут быть получены, на.пример, или от специального генератора, или при засвечивании фотоприемника 20 (например, фотодиода) световым

потоком от источника 17 через растровый лимб 5, сформированный по периферии ротора. Причем отсчет импульсов начинается при подаче второго стробирующего импульса, а заканчивается в момент равенства напряжеНИИ на конденсаторах 12 и 13. При равенстве напряжений на конденсаторах срабатывает нуль-орган 21, который перебросит триггер 22 и закроет ключ 23, прекращая последовательность тактовых имнульсов на счетчик 24.

Исходное состояние ключа 23 восстанавливается при подаче первого стробирующего импульеа в момент срабатывания ключа.

Таким образом, интервал времени tx будет пропорционален величине светопропускания

измерительного светового потока относительно эталонного.

Аналогичные электрические преобразования осуществляются с другой парой импульсов, которые проходят через неподвижную кювету 4, а отсчет тактовых импульсов регистрируется счетчиком. 25.

Коммутация электронной схемы для пооче редного преобразования двух пар световых

потоков, проходящих через вращающуюся 1 н неподвижную 4 кюветы, оеущеетвляется с помощью фотоприемника 26 (например, фоторезистора), находящегося либо в освещенном состоянии от источника света 17 через кольцевую щель 27 в роторе, либо в затемненном

соетоянии. Сигналы с фотоприемника 26 через уеилитель 27 поступают на триггер 28,

который в свою очередь через ключи 29 и 30

пропускает тактовые импульсы на счетчик

24 или 25.