Регулируемая система фотоэлектрического преобразования Советский патент 1975 года по МПК G05F1/10 

1

Изобретение относится к системам автоматического регулирования фотоэлектрического преобразования.

Качество информационного сигнала в основном зависит от освещенности объекта и коэффициента усиления аппаратуры фотоэлектрического преобразования.

Работа известных регулируемых систем фотоэлектрического преобразования с использованием фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) основана на расширении динамического диапазона фотопреобразователя с помощью системы автоматического регулирования усиления (АРУ), стабилизирующей выходной сигнал с ФЭУ. Чаще всего в таких случаях выходной сигнал поддерживается на заданном уровне схемой, в которой источник питания ФЭУ и регулирующий элемент выключены последовательно, а коэффициент усиления ФЭУ изменяется автоматически в зависимости от величины освещенности путем регулирования на-пряжения питания его.

Такие устройства с АРУ поддерживают выходной ток с ФЭУ /о на постоянном уровне, независимо от величины светового потока F. Величина же выходного сигнала не может превысить значения, определяемого верхним пределом диапазона изменения светового потока FO и соответствующим ему напряжением питания ФЭУ UQ. Такие устройства расширяют

динамический диапазон работы фотопреобразователя, но не позволяют поддерживать максимально возмол ный коэффициент усиления ФЭУ для каждого значения светового потока.

Это свойство известных устройств с АРУ является существенным недостатком при работе со световыми потоками, изменяющимися в большом диапазоне, порядка 40-80 дб, так

как при этом величина и качество информационного сигнала будут значительно меньшими по сравнению с максимально возможными. Чем меньше величина светового потока F, падающего на фотокатод, тем больше разница

между реализуе.мым известными устройствами коэффициентом усиления фотопреобразователя и коэффициентом усиления, полученным при нахождении рабочей точки на вершине линейного участка световых характеристик

ФЭУ. Это соответствует тому, что с увеличение.м напряжения питания ФЭУ возрастает

максимально допустимая величина выходного

тока умножителя.

В поисках возможностей устранения этого

недостатка, была исследована зависимость .максимально допустимого значения выходного тока ФЭУ при различных световых потоках от напряжения питания его и установлено, что для достижения максимального коэффициента

усиления ФЭУ при изменении светов го пото3

ка напряжение питания ФЭУ должно изменяться но закону:

Un -e--Uo,

где (Fo-F) -коэффициент изменения нанряжения питания ФЭУ от светового потока, обеспечиваемый системой АРУ, стабилизирующей выходной ток ФЭУ на уровне /о;

U(, - некоторое начальное напряжение нитания ФЭУ, соответствующее максимальному значенню светового потока IQ.

Используя эту завнсимость, авторы разработали новое высокочувствительное устройство с использованием ФЭУ.

В предлагаемой системе, состоящей из основного измерительного фотонреобразовательного канала и всномогательного, каждый из которых содержит последовательно соединенные фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), преобразователь напряжения, стабилизатор питающего напряжения и схему сравнения опорного напряжения с напряжением на выходе ФЭУ, с нельЕО повышения световой чувствнтельностн измерительного канала выход стабилизатора нитающего напряжения вспомогательного канала подключен к эмиттеру транзистора схемы сравнения измерительного канала.

На чертеже дана блок-схема предлагаемой системы.

Световой поток F преобразуется в электрический сигнал одновременно двумя каналами фотоэлектрического нреобразовання: основным - измерительным и всномогательным, использующим для работы часть светового потока F. Каждый из каналов содержит ФЭУ 1 н источник питания его, который состоит из высоковольтного нреобразователя напряжения 2 нсточника низкого нанряжения (стабилизатора питающего напряжения 3) и схемы 4 сравнения опорного напряжения с напряжением на выходе ФЭУ. Сигналом со схемы сравнения автоматически регулируется нанряжение нитания ФЭУ, а, следовательно, и его коэффициент усиления. Опорное напрял ;ение схемы сравнения вспомогательного канала постоянно (Lon снимается со стабилитрона Д). Такая система АРУ обеспечивает стабилизацию выходного тока ФЭУ. В качестве опорного нанряжения схемы сравнення измерительного канала иснользуется выходное наиряжение источника низкого напряжения вспомогательного канала (f/per). Поэтому при уменьшении величины светового потока, падающего на

фотокатоды ФЭУ, увеличивается с помощью АРУ напряжение на выходе источников низкого нанряжения обонх каналов, а нрирост этого напряжения во вспомогательном канале приводит к повышению опорного нанряжения измерительного канала, в результате чего дополнительно увеличивается коэффициент усиления фотоэлектрического преобразователя из.мерительного канала, а тем самым и его чувствительность.

При исследовании в лабораторных условиях сравнительных характеристик чувствительности нредложенного устройства и ранее известных устройств в диапазоне работы ФЭУ по свету Л|М-10 лм получены следующие результаты, оформленные в виде таблицы.

Эксперимент показал, что предложенное устройство при уменьшении освещенности его фотоэлектрического нреобразователя на три норядка обладает световой чувствительностью в 2,5 раза выше по сравнению с известными устройствами.

П ) е д м е т изобретения

Регулируемая систе.ма фотоэлектрического преобразования, состоящая из основного измерительного фотопреобразовательного канала и вспомогательного, каждьи из которых содержит последовательно соединенные фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), преобразователь нанряжения, стабилизатор питающего напряжения и схему сравнения опорного нанряжения с напряжением на выходе ФЭУ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повь(шения световой чувствительности измерительного канала выход стабилизатора питающего напряжения вспомогательного канала подключен к эмиттеру транзистора схемы сравнения измерительного канала.