Измеритель лучистой энергии Советский патент 1981 года по МПК G01J5/24 

Изобретение относится к технике измерения лучистой энергии и может быть использовано в радиометрах, спектрометрах, спектрорадиометрах. Известны измерители лучистой энер гии, содержащие оптическую систему, модулятор, приемник опорного канала, приемник излучения, синхронный нако питель, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор и регистратор 1 и (2 . Недостаток этих устройств заключается в том, что постоянная времени накопления синхронного детектора выбирается для всего динамического диапазона проводимых измерений, чаще всего исходя из обеспечения задан ной точности регистрации минимгшьного сигнала излучения. Это приводит к снижению быстродействия и ухудшению точности измерения при регистрации быстроперемеиных потоков излучения за счет того, что регистратор не будет успевать отлеживать изменяю щуюся со временем амплитуду излучения, особенно в случае больших сигналов, временная постоянная которых меньше постоянной накопления. Наиболее близким к предлагаемому. по технической сущности является измеритель лучистой энергии, содержащий оптическую систему, модулятор,, датчик опорного канала, приемник излучения, синхронный накопитель, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор, схему управления постоянной временинакопления, причем выход датчика опорного канала соединен со входами синхронного накопителя и синхронного-детектора, выход приемника .излучения соединен со вторым входом синхронного накопителя, выход которого через усилитель переменного напряжения связан со вторым входом синхронного детектора, а выход детектора подключен ко входу регистратора, при этом выход схеь/ы управления постоянной времени накопления соединен со входом синхронного накопителя. Схема управления постоянной времени накопления включает измеритель откошения сигналов, усилитель, ключ, приемник опорного канала, квадратичный детектор 3, Недостатками этого устройства являются отсутствие возможности получения с выхода квадратичного детек

тора сигнала, пропорционального мощности шума, вследствие того, что в моменты перекрытия модулятором приемника излучения на вход квадратичного детектора вместе с шумом проходят и составляющие основного сигнала, т.е.любое изменение основного i сигнала воспринимается как изменение шума, снимаемого с приемника, излучения, вследствие этого система не может изменить постоянную времени накопления пропорционально изменению отношения сигнал - шум. Тем самым при измерении быстропротекающих .процессов точность не повышается ; низкая надежность вследствие сложности схемотехнического решения для выполнения поставленной задачи; сложность конструкции.

Целью изобретения является повышение точности измерений в быстропротекающих процессах и упрощение конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем что в измерителе лучистой энергии, содержащем оптическую систему, модулятор, датчик опорного канала, приемник излучения, синхронный накопитель, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор, схему управления постоянной времени накопления и регистратор, причем выход датчика опорного канала соединен со входом синхронного накопителя и синхронного детектора, выход приемника излучения соединен со вторым входом синхронного накопителя, выход которого через усилитель переменного напряжения связан со вторьом входом синхронного детектора, а выход детектора подключен, ко входу регистратора, при этом выход схемы управления постоянной времени накопления соединен со входом синхронного накопителя, выход синхронного детектора соединен со входом скема управления постоянной времени накопления.

На фиг.1 представлена структурна схема измерителя лучистой энергии; на фиг. 2 - схема синхронного накопителя.

Измеритель содержит оптическую ( систему 1, модулятор 2, датчик опор ного канала,3, приемник излучения 4 синхронный накопитель 5, усилитель переменного напряжения 6, синхронны детектор 7, регистратор 8, схему ; управления постоянной времени вгакЬпления 9. Выход датчика опорного ка нала 3 соединен со входами синхронного на;копйтеля 5 и синхронного детектора 7. Выход приемника излучени 4 подключен ко второму входу . хронногб накопителя 5/ выход которо го через усилитель переменного напряжения 6 связан со входом синхронного детектора 7. Выход синхронного детектора 7 подключен ко входу регистратора 8. Выход схемы управле-. ния постоянной времени накопления 9 соединен со входом синхронного накопителя 5, а ее вход подключен к выходу синхронного детектора 7.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с приемника излучения 4 поступает на вход синхронного накопителя 5, состоящего из двух конденсаторов С1, С2, которые заряжаются последовательно во времени.., черэз сопротивление R с помощью ключей К1, К2, управляемых синхронно датчиком опорного канала 3. После накопителя 5 сигнал усиливается усилителем переменного напряжения 6 и выпрямляется синхронным детектором 7 Постоянное напряжение с выхода синхронного детектора 7,. величина которого пропорциональна величине измеряемого излучения,поступает на регистратор 8. Схема управления постоянной времени накопления 9 изменяет сопротивления R , а следовательно, и постоянную времени синхронного накопителя 5 в соответствии с выходным напряжением синхронного детектора 7. Причем при увеличении сигнала постоянная времени уменьшается, а при уменьшении сигнала постоянная времени накопления увеличивается. Таким образом,, при больших сигналах, т.е. при максимальном соотношении сигнал - шум величина постоянной времени стремится к минимальному пределу, и устройство будет

иметь максимальное быстродействие.

Использование устройства позволяет упростить конструкцию системы измерителя лучистой энергии, путем искпючения измерителя отношения, усилителя, ключа, приемника опорного канала, квадратичного детектора, существенно увеличить точность при регистрации быстропеременных потоков. Выигрыш получается тем больше, чем в большем динамическом диапазоне соотношений сигнал - шум работает система.

Формула изобретения

Измеритель лучистой энергии, со.держащий оптическую систему, модулятор, датчик опорного канала, приемник излучения, синхронный накопитель, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор, схему управления постоянной времени накопления и регистратор, причем выход датчика опорного канала соединен со входами синхронного накопителя и синхронного детектора, выход приемника излучения соединен со вторым входом синхронного накопителя, выход которого через усилитель переменйого напряжения связан со вторым входом синхронного детектора, а один выход детектора подключен ко входу регистратора, при этом выход схемы управления постоянной времени накопления соединен со входом синхронного накопителя, отличающийся тем, что,с целью повышения точности измерений в быстропротекающих процессах и упрощения конструкции устройства,, другой выход синхронного детектора соединен со входом схемы управления постоянной времени накопления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ОНА 3883248, кл.356-85, 1975.

2.Тхоржевский В.Д. Автоматический анализ химического состава газов. М., Химия , 1969, с.40.

3.Авторское свидетельство СССР №697837, кл.С 01 J 5/20,1979

(прототип).

С2

I Г