Система экстремального регулирования фотоэлектрических преобразователей Советский патент 1976 года по МПК G05B11/01 

вая псх;тоянство выходного сигнала, Из вестные устройства обладают достаточно широким динамическим диапазоном работы фотопреобразователя по свету, ио при этом не позволяют поддерживать максимально возможный коэффициент усиления ФЭУ для каждого значения светового потока.

Это свойство известных устройств с а.р.у. является существенным недостатком при работе со световыми потоками, изменяющимися в большом диапазоне, порядка 4О-80 дб,, так как при этом величина и качество информационного сигнала будут значительно меньшими по сравнению с максимально возможными. Из фиг, 1 видно, что чем меньше величина светового потока падающего на фотокатод, тем больше разница между реализуемым известными устройствами, коэффициентом усиления фотопреобразователя (прямая 1) и коэффициентом усиления, полученным при нахождении рабочей точки на вершине линейного участка световых характеристик ФЭУ (прямая2

В порядке поиска возможностей устранения этого недостатка авторами были проведены исследования работы ФЭУ при разных значениях световых потоков, па- даюших на фотокатод, и различных напряжениях питания ФЭУ, В результате экспериментов установлено, что величина шума в выходном сигнале ФЭУ ( 11) при постоянном световом потоке, падающем на фо- токатод, зависит прямо пропорционально от напряжения питания U в области линеного усиления и обратно пропорционально - в режиме насыщения ФЭУ, , Таким образом, зависимости ) приведенные на фиг, 1 (штриховые линии) для значений светового потока Рд1Р1,1V ,Fn имеют ярко выраженные экстремумы (максимумы).

Каждому экстремальному значению соответствует максимально допустимый коэффициент линейного усиления ФЭУ, поскольку рабочая точка тогда находится на верхнем пределе линейного участка све- ,товой характеристики ФЭУ, поэтому путем поддерживания максимального значения шума в выходном сигнале ФЭУ при каждом входном световом потоке возможно осуществление максимизации выходного сигнала ФЭУ ПО амплитуде.

Принцип работы высокочувствительного устройства с использованием ФЭУ заключается в ТОМ; что фотоэлектрический преобразователь .работает согласно характеристике, проходящей через вершины линейных участков световых характеристик ФЭУ (прямая 2 на фиг. 1),

Поисковые колебания синусоидальной формы ипоиск. генерируемые внешним источником поисковых колебаний 1, поступают с сигналом управления Uynp через сумматор 2 на базу транзистора 3 схемы сравнения 4 источника питания 5 ФЭУ 6.

Источник питания 5 включает стабилиза тор напряжения 7 и преобразователь напряжения 8,

Детектор-фильтр 9 выделяет из выходного сигнала с ФЭУ 6 шумовую составляющую. Постоянная С-цепи выбрана так, что схема реагирует на изменяюшуюся фоновую засветку и не срабатывает -по информационному сигналу. Продетектирован- ные щумы с выхода ФЭУ поступают на избирательный фильтр 1О, пропускающий сигнал с частотой поисковых колебаний, после чего усиливаются и подаются на вход фазового дискриминатора 11, на второй вход которого поступают поисковые колебания.

Сигнал на выходе фазового дискримина- тора 11 состоит из переменной составляющей с частотой поисковых колебаний и изменяющейся в зависимости от величины светового потока F постоянной составляющей Uyjjp, знак которой положителен, если ФЭУ работает в режиме линейного

усиления, и отрицателен, если ФЭУ переходит в режим насыщения. Этот управляющий сигнал, отфильтрованный фильтром низших частот 12 от переменной составляющей, воздействуя на источник питания 5, обеспечивает такое напряжение питания ФЭУ при данном световом потоке, что коэффициент усиления его принимает максимальное значение. Причем работа ФЭУ

обеспечивается на пределе линейной характеристики, не заходя в режим насыщения.

Таким образом, предложенное устройство, автоматически отслеживая за максимальным значением шума в выходном сигнале ФЭУ при изменении светового потока, задает положение рабочей точки на верхней границе линейного участка световых характеристик ФЭУ. Этим обеспечивает

ся независимо от величины измеряемого светового потока максимально возможное значение выходного сигнала с ФЭУ, что эквивалентно повышению световой чувствительности системы в целом при одновременной работе ее в большом диапазоне изменения светового потока.

При исследовании в лабораторных условиях сравнительных характеристик чув- ствительности предложенного устройства и

ранее известных устройств в диапазоне работы ФЭУ по свету 10-4 дм пм

получены результаты, приведенные в таблице.

Экспегкмент показывает, что предложен ное устройство при уменьшении освещенности его фотоэлектрического преобразователя на три порядка обладает световой чувствительностью в три раза выше чувствительности известных устройств. Формула изобретения Система экстремапьного регулирования фотоэлектрических преобразователей, состо ш.ая из фотопреобразовательного канала с фотоэлектронным умножителем ФЭУ и источником питания его. содержащим схему сравнения напряжения с выхода ФЭУ с опор

иМ ным напряжением, низковольтный стабилизатор и высоковольтный преобразователь, отличающаяся тем, что, с целью повышения световой чувствительности, выход ФЭУ через последовательно соединенные фильтр-детектор и избирательный фильтр подключен к первому входу фазового дискриминатора, ко второму входу которого и к первому входу сумматора подключен генератор низкочастотных гармонических колебаний, а выход фазового дискриминатора через частотный фильтр подключен ко второму входу сумматора, выход которого соединен с базой транзистора схемы сравнения источника питания ФЭУ.

Фиг.2.