Фотометр

 

ФОТОМЕТР, содержащий измерительный канал, включающий источник свата и последовательно расположенные по ходу излучения светоделительньй-элемент , электромеханический модулятор с модулирующим диском с прозрачными и непрозрачными секторами, светосоединительный элемент и изме- . рительный фотоприемник, канал синхронизации , включающий два источника синхронизирующего излучения, каждый из которых оптически связан с приемником синхронизирующего излучения, и соединенный с приемниками синхронизирующего излучения и измерительнымфотоприемником двухтактный фазовый детектор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения,стабильности показаний и упрощения конструкции, непрозрачные секторы модулирующего диска выполнены с вырезами, расположенными симметрично относиттельно оси каждого сектора, причем каждый из вырезов вьшолнен.в виде участка кольца, внешний радиус S которого равен радиусу модулирующего (Л диска, внутренний радиус меньше внешнего на величину диаметра пучка синхронизирующего излучения, а угловой размер выреза превышает угловой размер пучка измеряемого излучения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 J i /04

" . 4Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

%K3457@(p аа )

1Р

М

ОО

Cg

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1Q ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3536229/24-25 (22) 10.01.83 (46) 30.07.85. Бюл. №- 28 (72) А.И.Поляков и А.И.Шевчук (53) 535.8:621(088.8) (56) Заика Г.А. и др. Промышленный инфракрасный анализатор жидкостей.

Приборы и системы управления",1975, № 11, с. 40.

Патент США № 3435209, кл. 250-43.5, 1969. (54)(57) фОТОМЕТР, содержащий измерительный канал, включающий источник света и последовательно расположенные по ходу излучения светоделительный элемент, электромеханический модулятор с модулирующим диском с прозрачными и непрозрачными секторами, светосоединительный элемент и измерительный фотоприемник, канал синхронизации, включающий два источника

„„ЕИ„„1170289 A синхронизирующего излучения, каждый из которых оптически связан с приемником синхронизирующего излучения, и соединенный с приемниками синхронизирующего излучения и измерительным. фотоприемником двухтактный фазовый детектор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, стабильности показаний и упрощения конструкции, непрозрачные секторы модулирующего диска выполнены с вырезами, расположенными симметрично относиттельно оси каждого сектора, причем каждый из вырезов выполнен.в виде участка кольца, внешний радиус которого равен радиусу модулирующего диска, внутренний радиус меньше внешнего на величину диаметра пучка синхронизирующего излучения, а угловой размер выреза превышает угловой размер пучка измеряемого излучения.

1 1170

Изобретение относится к области аппаратуры для физико-химических измерений и.может быть использовано для анализа веществ в различных про изводствах химической, нефтехимической, пищевой и других отраслей промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерения, стабильности показаний и упрощение конструкции. !О

На фиг.1 приведена оптико-электронная схема фотометра; на фиг.2— форма выполнения моделирующего диска; на фиг.3 - осциллограмма сигналов. Фотометр (фиг.1) содержит источ- !5 ник излучения 1, приемник 2 излучения, зеркала 3 и 4, электромеханический модулятор 5 светового потока с моделирующим диском 6, двухтактный фазочувствительный детектор 7 с клю- 20 чами 8 и схемой 9 управления и двумя источниками 10 и приемниками 11 синхронизирующего потока, оптический клин 12, светофильтры 13 и 14, предварительный усилитель 15 с раздели- 25 тельным конденсатором 16, усилитель мощности 17, реверсивный электродвигатель 18 и шкалу 19.

Зеркала 3 и 4, светофильтры 13 и

14 и электромеханический модулятор

5 установлены последовательно по пути потока излучения между источниками 1 и приемником 2 излучения. Noдулирующий1 диск 6, источники 10 и приемники 11 синхронизирующих пото35 ков расположены симметрично относительно осей измеряемых потоков излучения так (см. фиг.,2), что на при емник 2 излучения попеременно попадает только один из измеряемых потоков, а соответствующий синхронизирующий поток при этом перекрыт. Выход приемника 2 через последовательно включенные предварительный усилитель 15, ключи 8 двухтактиого фазового детектора 7 и усилитель мощности 17 связан с управляющей обмоткой реверсивного электродвигателя 18. !

Фотометр работает следующм образом. 50

Поток излучения от источника 1 разделяется с помощью зеркал 3 и 4 на два потока: опорный (на фиг,1 верхний) и рабочий-(нижний). Оба потока проходят соответственно через 55 светофильтр 13 или !4, моделируются диском 6 и с помощью зеркал 3 и 4 сводятся на приемник 2 излучения. No289 г делирующий диск 6 модулятора 5 расположен симметрично относительно осей световых пучков так, что на приемник 2 излучения попеременно попадает только один из потоков излучения: опорный или рабочий. С приемника излучения электрический сигнал, пропорциональный потокам излучения, попадает на предварительный усилитель 15, где с помощью разделительно— го конденсатора 16 выделяется только переменная составляющая напряжения сигнала, пропорциональная разности двух потоков излучения. Усиленный по напряжению сигнал с предварительног о усилителя подается на двухтактйый фазочувствительный детектор 7, электронные ключи 8 которого управляются схемой 9 управления в такт с прохождением опорного или рабочего сигнала. Это достигается тем„ что источники 10 и приемники 11 синхронизирующих потоков схемы 9 управления расположены на одной прямой, соединяющей ось модулятора и центры потоков излучения, как показано па фиг.2.

Переменное напряжение, форма которого приведена на фиг.З, выпрямляется фазочувствительным детектором, и постоянное напряжение поступает на усилитель мощности 17 и реверсивный электродвигатель 18. Электродвигатель 18 в зависимости от фазы (полярности) постоянного напряжения с выхода фазового детектора перемещает оптический клин 12 в такое положение (увеличивая или уменьшая поток), при котором ðàбочий поток станет равным опорному и1 следовательно, напряжение на выходе фазового детектора станет равным нулю.

Работа фазового детектора синхронизирована с положением моделирующего диска относительно окон, пропускающих световые потоки, а следовательно, и с фазой переменного напряжения сигнала. Благодаря вырезам в непрозрачных секторах фазовый детектор пропускает область только экстремальных значений сигнала, а область перехода фазы напряжения сигнала через нуль исключается.

Действительно, например, при смещении центра моделирующего диска изза неточной начальной установки или в процессе эксплуатации из положения

0 в положение 0„ (фиг.2) угол 8„ между образующими, проходящими через

l0 з 1 центры сечений световых пучков, уже отличается от угла 0 между образую2 щими сектора. При этом ра пределение во времени интенсивностей падающих на приемник потоков радиации искажается, как показано на фиг.3 а. В результате на выходе приемника даже при равенстве интесивностей потоков (оптическая система уравновешена) образуется электрический фон (например, по форме, соответствующей фиг. 3 б) . Если бы при этом длительность импульса управления плечом фазового детектора была .равна полунериоду сигнала Р то .через фазовый детектор прошли бы нечеткие гармоники электрического фона и создали бы на его нарузке эквивалентный сигнал помехи, который фотометр отработал бы как полезный сигнал. Однако благодаря наличию вырезов (как показано на фиг. 2) длительность импульса управления плечом фазового детектора

Т2 меньше полупериода 1 и прохожде1

170289 4 ние электрического фона значительно снижа. тгя. Размер выреза определяет

Т -т время 2 между появлением сигнала

2 той или иной фазы и открыванием соответс".зующего плеча фазового детектора

Т -Т

Время 1 2 должно быть не менее

2 длительности эл ктрического фона. 11рн этом почти полностью ислючается влияние как технологической неточности установки оси моделирующего диска и источников и приемников синхронизирующего излучения, так и их смещения в процессе эксплуатации. Исключение элементов регулировки положения электромеханического модулятора, источников и приемников синхронизирующего излучения позноляс т упростить конструкцию фотометра.

20 Использование изобретения позволит повысить точность измерения путем снижения случайной составляющей погрешности и увеличит!> время стабильной работы фотометра.

Яуеиия синхр. латаного

1170289

Составитель В.Кравцов

Техред С.Йовжий КорректорЛ.Бескид

Редактор О.Колесникова

Заказ 4696/38 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4