Измеритель лучистой энергии Советский патент 1979 года по МПК G01J5/20 

(54) ИЗМЕРИТЕЛБ ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к технике измерения лучистой энергии и может быть исполь зовано в радиометрах, спектрорадиометрах, газоанализаторах. Известны измерители лучистой энергии, построенные по схеме фотоприемник-усилнтель-накопитель, регистратор 1. Это устройство обладает тем недостатком, что постоянная времени накопления синхронного, детектора выбирается неизменной. Это приводит к снижению быстродействия и ухудшению точности измерения быст ропеременных потоков за счет того, что регистратор не будет успевать отслеживать изменяющуюся со временем амплитуду излучений, временная постоянная которых меньше постоянной накопления. Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является измеритель лучистой энергии 2, содержаший оптическую систему, модулятор, приемник опорного канала, приемник излучения, синхронный накопитель, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор и регистратор. Данное устройство обладает тем недостатком, что постоянную времени накопления синхронного детектора выбирают неизменной, исходя из обеспечения заданной точности регистрации минимального сигнала излучения. При этом постоянная времени накопления остается неизменной и при дальнейшем увеличении сигналов излучения. При регистрации быстропеременных потоков излучения, временная постоянная которых меньше постоянной накопления, даже в случае больших сигналов будет наблюдаться сушественная погрешность измерения за счет того, что регистратор не будет успевать отслеживать изменяющуюся со временем амплитуду излучения. Таким образом, неизменная постоянная времени, накопления, даже когда на входе сист.емы увеличивается соотношение сигнал/шу.м, приводит к снижению быстродействия, а в связи с этим и к ухудшению точности измерений быстропеременных потоков. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерений быстропеременных потоков излучения. Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство .введена цепь управления постоянной времени, содержащая измеритель отношения сигналов, усилитель, электронный ключ, приемник опорного канала, квадратичный детектор и схему управления постоянной времени накопления, при этом выход синхронного детектора соединен с одним из входов измерителя отношения сигналов, второй вход которого соединен через квадратичный детектор, электронный ключ и усилитель с выходом приемника излучения, при этом управляющий вход электронного ключа соединен с выходом приемника опорного канала, вырабатывающего сигнал во время, когда приемный канал закрыт модулятором, а выход измерителя отношения сигналов соединен со входом схемы управления постоянной времени накопления. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого измерителя лучистой энергии; на фиг. 2 - схема синхронного накопителя. Измеритель содержит оптическую систему , модулятор 2, приемник 3 опорного канала, приемник 4 излучения, синхронный накопитель 5, усилитель б переменного напряжения, синхронный детектор 7 и регистратор 8. Цепь управления постоянной времени содержит измеритель отношения 9, усилитель 10, ключ 11, приемник 12 опорного канала, квадратичный детектор 13 и схему 14 управления постоянной времени накопления. Устройство работает следующим образом, Сигнал с приемника 4 излучения поступает на вход синхронного накопителя 5, который состоит, например, из п конденсаторов, которые заряжаются последовательно во времени через сопротивление R с помощью п ключей (фиг. 2). Цосле накопителя 5 сигнал усиливается усилителем 6 и выпрямляется синхронным детектором 7. Постоянное напряжение с выхода синхронного детектора 7, величина которого пропорциональ на величине измеряемого излучения, поступает на регистратор 8. Схема 14 управления постоянной вре.мени накопления изменяет величину сопротивления R, а следовательно, и постоянную времени синхронного накопителя 5 в соответствии с соотнощением сигнал/шум на входе. Это происходит следующим образом. На один вход измерителя отношений 9 подается постоянное напряжение с выхода синхронного детектора 7, величина которого пропорциональна величине сигнала на выходе приемника 4 излучения. На второй вход измерителя 9 подается постоянное напряжение с выхода квадратичного детектора 13, величина которого пропорциональная мощности щума, поскольку электронный ключ 11 открыт в то время, когда приемник 4 перекрыт модулятором. На выходе измерителя отношений 9 мы имеем напряжение, величина которого пропорциональна отношению сигнал/шум на входе накопителя 5. Это напряжение через схему 14 управления постоянной времени изменяет величину сопротивления R (например, сопротивления канала полевого транзистора). Цри увеличении щума и/или при уменьшении сигнала постоянная времени увеличивается, а при уменьшении шума и/или при увеличении сигнала постоянная времени уменьшается. При больших соотношениях сигнал/шум Величина постоянной времени стремится к минимальному пределу, устройство будет иметь максимальное быстродействие. Использование предлагаемого устройства позволит существенно увеличить быстродействие системы измерителя лучистой энергии и связанную с ним точность при регистрации быстропеременных потоков. Выигрыша будет тем больше, чем в большем динамическом диапазоне соотношений сигнал/шум будет работать система. Формула изобретения Измеритель лучистой энергии, содержащий оптическую систему, модулятор, датчики опорного напряжения, приемник излучения, синхронный накопитель, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор и регистратор, отличающийся тем, что, с повышения быстродействия точности из.мерений быстропеременных потоков излучения, в него введена цепь управления постоянной времени, содержащая измеритель отношения сигналов, усилитель, электронный ключ, приемник опорного канала, квадратичный детектор и схему управления постоянной времени накопления, при этом выход синхронного детектора соедилен с одним из входов измерителя отношения сигналов, второй вход которого соединен через квадратичный детектор, электронный ключ и усилитель с выходом приемника излучения, при этом управляющий вход электронного ключа соединен с выходом при- е.мника опорного канала, вырабатывающего сигнал во время, когда приемник излучения закрыт модулятором, а выход измерителя отношения сигналов соединен со входом схемы управления постоянной времени накопления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США JY 3883248, кл. Q 01 J 3/42, опублик. 1975. 2.Тхоржевский В. П. Автоматический анализ химического состава газов, М., Химия, 1969, с. 40 (прототип).

-т

ч/

К1

С1

кп

СП

С2