Фотометр Советский патент 1981 года по МПК G01J1/44 

(5) ФОТОМЕТР

Изобретение относится к фотоизме рительной технике и может быть использовано для измерения интенсив«ости светового потока. Известен фотометр, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, фоторезистор и нагрузку l 3 Однако указанный фотометр облада(вт ограниче;нным линейным участком. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является фотометр содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, входной сумматор, операционный усили тель с фоторезисторами во входной цепи и в цепи отрицательной обратной связи и выходной сумматор 2. Недостатком известного устройства является ограниченная точность вслед ствие погрешностей из-за нелинейности преобразования, температурной нестабильности , высокой инерционности при измерении слабых освещенностей. Цель изобретения - повышение точности. Для достижения указанной цели в фотометр, содержащий последовательно соединенные источник опорных напряжений, входной сумматор, операционный усилитель с фоторезисторами во входной цепи и в цепи отрицательной обратной связи и выходной сумматор, дополнительно введены источник излучения, оптически связанный с обоими фоторезисторами, и коммутационное устройство, включающее в себя последовательно включенные блок компараторов и схему управления с тремя ключами на выходе, через которые входы обоих сумматоров связаны с цепями операционного усилителя, а источник опорных напряжений с источником излучения. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит последовательно включенные источники 1 опорных на3пряжений, входной сумматор 2, операционный усилитель 3 с фоторезисторами и 5, ко входу и выходу которо го присоединены ключи 6 и 7, а также выходной сумматор 8, ключ 9 соединяет с источником 1 опорного напряже ния источник 1-0 излучения, cxeNiy 12 управления - с блоком 11 компараторов, который подключен к выходу устройства. Устройство работает следующим образом. Диапазон измерения разбивается на три участка. К выходу операционного усилителя 3 подключены второй вход входного сумматора 2 и четвертый вход выходного сумматора 8, к выходу сумматора 2 - первый вход сумматора а к источнику излучения - линия с требуемым напряжением. Постоянный световой поток от источника излучения направляется на фоторезисторы k и 5, причем уровень засветки фоторезистора 5 составляет 20 от освещенности фоторезистора . При воздействии измеряемого светового потока на фоторезистор 5 его сопротивление изменяется пропорционально интенсивнос ти воздействия. Так как сопротивление фоторезистора А остается постоянным, изменяется коэффициент передачи операционного усилителя и значение выходного напряжения- устройства. Величины коэффициентов передач сумматоро линеаризующие зависимости выходного напряжения, можно получить расчетным путем и установить с помощью перемен ных резисторов. Фоторезистор 4 служи для компенсации температурной погреш ности. Для этой же цели на фоторезистор 5 подается небольшая дополнительная подсветка. Компенсация проис ходит за счет того, что фоторезисторы находятся в одинаковых условиях эксплуатации, но включены в разные точки схемы. Когда выходное напряжение устройства достигает-величины, с ответствующей границе .первого участка диапазона измерения, блок компараторов приводит в действие схему управления, которая воздействует на ключи. Отключаются ранее включенные входы сумматоров и подключаются второй и пятый входы выходного сумматор и третий входного, а также подается более высокое напряжение на источник излучения. Аналогично происходит переход на третий участок диапазона и обратные переходы. За счет деления 0 на участки остаточная нелинейность в предлагаемом устройстве в несколько раз меньше, чем s известном. Однако основное преимущество предлагаемого люксметра состоит в осуществлении параметрической термокомпенсации по всему диапазону измеряемых освещенностей. Введение в предлагаемое устройство дополнительной подсветки фоторезистора 5 позволяет избежать участка с максимальными температурными коэффициентами. Наибольшая величина коэффициента в данном случае равна его значению, определяемому уровнем засветки, и в среднем уменьшается на порядок. Компенсация температурной погрешности включает и компенсацию гистерезиса температурной зависимости сопротивления, возникающего у некоторых типов фоторезисторов (например, сернисто-свинцовых) при нагревании и последующем остывании. Кроме этого, 8 несколько раз уменьшается постоянные времени нарастания и спада фототока. Данное изобретение позволяет повысить линейность характеристики преобразования светового потока в исходное напряжение, уменьшить погрешность от дестабилизирующего влияния температуры, повысить быстродействие. Формула изобретения . Фотометр, содержащий последовательно соединенные источник опорного напряжения, входной сумматор, операционный усилитель с фоторезисторами во входной цепи и в цепи отрицательной обратной связи и выходной сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены источник излучения, оптически связанный с обоими фоторезисторами, и коммутационное устройство, включающее в себя последовательно включенные блок компараторов и схему управления с тремя ключами на выходе, через которые входы обоих сумматоров связаны цепями операционного усилителя, а источник опорного напряжения связан с источником излучения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 20979S, кл. G 01 J 1/00, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 638852, кл. G 01 J , 1978 (прототип).