Устройство для измерения нелинейности световой характеристики фотоприемника Советский патент 1980 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к области фотометрии и предназначено для изме рения нелинейности световой характе ристики фотоприборов в статическом режиме. Одно из известных устройств для измерения нелинейности световой характеристики (Ьотоприемника содержит источник излучения, генератор импуль сов , Лотоприемник и блок Е)егиотра ции l . Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являет ся устройство для измерения нелинейности, световой характеристики фотоприемника, содержащее генератор импульсов, связанный с одним из двух источников излучения, оптически связанных с фотоприемником, к выходу которого подключен частотный фильтр и блок регистрации 2. Недостатком известного устройства является большая погрешность, обусловленная нестабильностью световыхода управляемого источника света и коэффициента усиления усилителя. Цель изобретения - повышение точности. Для достижения указанной цели известное устройство снабжено резистивным делителем напряжения,подключенным ко входу блока регистрации, причем средняя точка делителя напря жения связана с генераторюм импульсов через источник излучения. Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена условная схема устройства, Устройство содержит источник постоянного светового потока 1, управляемый источник света 2, вход которюго подключен к выходу генератора импульсов тока 3, а выход подк.лючеи ко входу блока компенсации 4, выполненному на резисторах 5-7. Выход блока компенсации (резистивного делителя) 4 подключен к блоку регистра ции 8, а другой вход - к выходу частотного фильтра 9, выполненного на резисторе 10 и конденсаторах 11,12. вход фильтра 9 подключен к выходу фотоприбора 13, который одновременно освещается от источников света 1 и 2, выполненных, например, на основе светодиодов. Выключатель 14 при необходимости отключает блок 4 компенсации от источника 2 света. Устройство работает следующим об разом.

В отсутствие светового потока от источника 1 света переключателем 1,4 отключается блок 4 компенсации, и с помощью генератора 3 тока от источника 2 света создается импульсный световой поток, который лежит в пределах линейности световой характеристики фотоприбора 13 в импульсном режиме (например, 1-20 мА), Импульс тока с выхода фотоприбора 13 поступает через фильтр 9 в блок 4 компенсации. После выбора необходимой величины светового потока от источник 2 света с помощью выключателя 14 подключают блок 4 компенсации к выходу источника 2 света. При работе генератора 3 импульс тока проходит .через источник 2 света и резисторы 5-7 блока 4 компенсации. Напряжение Ucf возникающее на резисторе 7 от генератора 3 тока, равно величине:

Uc

И)

(при R7 К ,

где Ос - ток, протекающий через

источник 2 света;

,7, сопротивления резисторов 5,6,7 и 10 соответственно.

Напряжение на резисторе 7 и входе регистратора 8 от импульса тока с фотоприбора 13 при освещении истоником 2 света равно величине UA :

(при R-;«R ;,Ci-2«C 1 )

и

(2) фо-

где Офр - ток, возникающий на выходе фотоприбора при протекании тока Ос через источник 2 света в отсутствии освещения от источника 1 света.

Для того, чтобы напряжение на резисторе 7 было равно нулю (скомпенсировано) при одновременном протекании по нему тока от генератора 3 и фотоприбора 13, необходимо равенство величин (1) и (2),. а направление токов противоположно, т.е.:

О) ,

Сокращая общие члены, получаем условие компенсации напряжения на резисторе 7:

D,, ( (4)

Ч

При DCФоусловие (4) легко осуществляется подбором величины сопротивления резистора 6. Если окажется, что 1ф073с, то можно либо уменьшить ток 13фо- выхода фотоприбора,поместив между источником 2 света и фотоприбором 13 светофильтр, либо поменять между собой точки подключения сигналов Лс и 3

4 к блоку пенсации

Для определения нелинейности световой характеристики фотоприбора 13 при статической :засветке включают источник 1 света;: создающий постоянный световой поток, и устанавливают заданное значение постоянной составляющей выходного тока фотоприбора 13, величина которох-о измеряется по падению напряжения на резисторе 10. Фильтр 9 не пропускает постоянную составляющую выходного тока фотоприбора 13 от источника 1 света на рлок 4 компенсации к на вход блока 8 регистрации. При освещении фотоприбора 13 от источника 1 измеряют напряжение uU на выходе блока 4 компенсации, возникающее при включении источника 2 света вследствие нарушения линейности световой характеристики и соответствующего изменения тока с выхода фотоприемника 13 от источника 2 света. Отклонение от линейности Э ( нелинейность) связана следующим соотношением с прираидением напряжения ди, вытекающим из соотношений (3) и (4):

&U

ифд-Оф

1Б)

ТеTiT

о

где Зф - ток с фотоприбора 13 при

включении источников 1 и 2 света.

Так как величина дО измеряется н посредственно, то абсолютная погрешность ее определения значительно уменьшается (в Ю-ЮО раз) по сравнению с известными устройствами, в которых величина iU определяется косвенными измерениями (по разнице двух измерений величин Зф и Dq ) .Нижний предел измере1чия Эб определяется шумами сигналов иф. Конденсатор 12 уменьшает шумы Оф и Ocj. Из выражения (4) видью, что после проведения компенсации разбаланс не наступает при изменении величины тока с генератора 3, если световыкод от источника 2 света пропорционален протекающему через него току, например, как у полупроводникового светодиода, так как в этом случае на столько же изменится величина тока Зфр с выхода фотоприбора 13.

Изобретение позволяет при значительной нестабильности генератора импульсов измерять с высокой точностью нелинейность световсуй характеристики.

Формула изобретения

Устройство для :г 3мерения нелинейности световой характеристики фотоприемника, содержащее генератор импульсов, связанный с однкм из двух источников излученяя, оптически связанных с фотоприемником, к выходу которого подключен частотный фильтр и блок регистрации, отличающееся тем/ что, с целью повышения точности, в него введен резистивный делитель напряжения, подключенный ко входу блока регистрации, причем средняя точка делителя напряжения связана с генератором импульсов через источник излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 528526, кл. G01 7 1/17, 1977.

2.Умножители фотоэлектронные-Метод определения соответствия световой характеристики заданному пределу линейности. ГОСТ 11612.9-75 (прототип) .

13

э

п

Г .11