ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1936 года по МПК G01J1/36 

Изобретение относится к фотометрическим устройствам, в которых два пучка света от одного и того же источника света после прохождения через обтюратор попеременно пропускаются один через испытуемую среду, а другой - через вращающийся оптический клин и затем падают на один и тот же фотоэлемент. В предлагаемом устройстве применена специальная схема для стробоскопического наблюдения равенства обоих световых потоков, падающих на фотоэлемент.

На чертеже приведена схема предлагаемого фотометрического устройства.

От лампы накаливания 1 идут два пучка света. Один пучок, фокусируясь на пути, направляется на вращающийся с большой скоростью обтюратор 4, имеющий, подобно обтюратору киноаппарата, непрозрачные секторы.

В то время, когда вырез этого обтюратора будет находиться на пути данного пучка света, последний, пройдя его, вновь фокусируется и проходит через исследуемую среду 25, претерпевая здесь то или иное поглощение в зависимости от состояния ее параметров. Далее он проходит последующую оптику и попадает на катод фотоэлемента.

Второй пучок света, подобно первому, также проходит через вращающийся обтюратор 4, но лишь в тот момент, когда первый пучок света закрыт непрозрачным сектором обтюратора. Далее он попадает на вращающийся с постоянной скоростью оптический клин 7 и, пройдя через него, попадает на тот же участок катода фотоэлемента 13. Скорость вращения оптического клина устанавливается в соответствии с требуемой скоростью автоматического светометрирования и последующей автоматизации управления или сигнализации, с учетом того, что весь процесс однократного измерения протекает за один оборот оптического клина. Скорость вращения обтюратора 4 обусловливается требуемой точностью измерения и определяется соотношением где - число оборотов оптического клина, - число секторов обтюратора и α - коэфициент, равный , где Z - полное изменение светового потока, происходящее при переходе оптического клина от минимальной и. максимальной оптической плоскости, а ΔZ - изменение светового потока, происходящее при двух смежных положениях клина, величина которого обусловливается требованиями точности светометрирования.

Таким образом, число оборотов обтюратора должно быть значительно больше числа оборотов оптического клина и должно обеспечить возможность многократного сравнения двух пучков света в течение одного оборота оптического клина.

Всякое нарушение светового баланса двух пучков света, поочередно падающих на фотоэлемент, вызовет появление в цепи последнего некоторой переменной слагающей фототока, которая, будучи предварительно усилена усилителем 14, создает на сопротивлении 16 соответственно увеличенное переменное напряжение.

С этого сопротивления помощью средней точки переменное напряжение подается на сетки пуш-пульного каскада усиления мощности.

Режим этих ламп так установлен, что при отсутствии переменного напряжения в цепи сеток, соответствующего моменту наступления светового баланса, обе лампы заперты и анодный ток либо равен либо близок к нулю. При этом уничтожится или резко снизится падение напряжения на сопротивлении 18, обусловленное анодным током ламп пуш-пульного каскада. В свою очередь разрядный потенциал газосветной лампочки 12 лишь несколько ниже напряжения на зажимах Е_а и разрядный ток этой лампы значительно ниже нормального анодного тока усилительной лампы 17. Вследствие этого при наличии анодного тока пуш-пульного каскада напряжение на газосветной лампе 12, определяемое в данном случае разностью Е_a-I_a R₁₈ будет ниже разрядного потенциала и лампа светиться не будет. В виду этого вспышка лампы 12 будет происходить всякий раз лишь при почти полном отсутствии анодного тока пуш-пульного каскада, т.е. лишь в момент наличия светового баланса. Таким образом, прозрачная шкала 8 будет всякий раз освещаться в определенном участке, соответствующем определенному оптическому свойству исследуемой среды.

При постоянстве параметров исследуемой среды будет освещаться все время лишь одно деление или цифра шкалы, т.е. будет иметь место стробоскопический эффект.

Для осуществления автоматического управления исполняющими механизмами или сигнализациями в зависимости от величины измеряемого фактора на оси оптического клина устанавливается изоляционный диск 20 с одной узкой коллекторной пластинкой, которая может быть установлена соответственно любому делению измерительной шкалы и представляет собою прерыватель 21.

По вращающимся поверхностям изоляционного и металлического (соединенного с коллекторной пластинкой) дисков скользят контактные щетки 22, включенные в цепь управления. До тех пор, пока момент вспышки газосветной лампы 12 не совпадает с моментом соприкосновения контактной щетки с коллекторной пластинкой, на выходных зажимах 24 цепи управления напряжения не будет, но как только такое совпадение произойдет, то за счет возникновения напряжения на сопротивлении 26 на этих зажимах возникает электрический импульс, который и может быть использован для осуществления требуемой последующей автоматизации.

Таким образом здесь автоуправление или автосигнализация осуществляется в точном соответствии с показаниями светометрического измерения, т.е. соответственно с величиной контролируемого параметра.

В отличие от всех существующих автоматически действующих фотоэлектрических схем, предназначающихся для точного светометрирования, данная схема, не уступая им в точности, дает возможность быстрого светометрирования и, следовательно, обеспечивает быстрое автоматическое управление исполняющими и сигнализирующими устройствами в соответствии с величиной контролируемого параметра, что имеет большое значение для промышленной автоматики.

Описанная схема является универсальной, так как дает возможность производить автоконтроль и автоуправление по самым разнообразным параметрам, как-то: прозрачность, цветность, качество поверхности, температура свечения, размер и пр.

1. Фотометрическое устройство, в котором два пучка света от одного и того же источника света после прохода через обтюратор попеременно пропускаются один через испытуемую среду, а другой через вращающийся оптический клин и затем падают на один и тот же фотоэлемент, отличающееся тем, что усиленный усилителем 14 ток фотоэлемента 13 служит для питания сопротивления 16, с которого, помощью средней точки, примененное напряжение подается на сетки пуш-пульного каскада, к анодам ламп 17 которого присоединена газосветная лампа 12, помещенная за прозрачным, с нанесенными на нем делениями, ободом 8 оптического клина 7.

2. В устройстве по п. 1 применение на оси оптического клина 7 вращающегося прерывателя 21, включенного в цепь управления или в сигнальную цепь, присоединенную к сопротивлению 26 в цепи газосветной лампы 12.