Фотометр

 

Фотометр предназначен для измерения оптической плотности прозрачных сред, для количественного анализа газов, аэрозолей, жидкостей и для измерения малых усилий газовых сред. Целью изобретения является повьшение чувствительности путем уменьшения влияния темнввого тока и собственных шумов фотоприемника. Фотометр содержит последовательно установленные по ходу излучения оптическую систему, блок временного разделения лучей с модулятором и фотоприемный блок, а также коммутатор, первый вход которого соединен с вторым выходом блока временного разделения лучей с модулятором, а выходы через блок вычитания с фильт- .рующими емкостями соединены с входом блока измерения, при зтом в него введены блок дифференцирования, аналоговый преобразователь, блок умножения , инвертор с интегрирующей емкостью и блок вычитания, включенный между выходом фотоприемного блока и вторым входом коммутатора, причем третий выход блока временного разделения лучей с модулятором соединен с входом аналогового преобразователя и первым входом блока дифференцирования , второй вход которого соединен с выходом фотоприемного блока , выход соединен с первым входом блока умножения, второй вход которо-, го соединен с выходом аналогового преобразователя, а выход через инвертор с интегрирующей емкостью соединен с вторым входом блока вычитания . 2 ил. (Л to N9 Од О о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3810296/24-25

;22) 06.11.84 (46) 23.04.86. Бюл. !! 15 (71) Центральное конструкторское бюро Главэнергоремонта и Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический ф институт источников тока (72) В.А.Архангельский, И.N.Áåðõèí, А.В.Библиев, В.П.Бирюлин, Г.В.Зусман и Б.П.Селютин (53) 535.24 (088.8) (56) Бабушкин С.Г. и др. Оптико-механические приборы. — М.: Машиностроение, 1965, с.!39-144.

Авторское свидетельство СССР

Ф 685932, кл. G 01 J 1/44, 1979. (54) ФОТОМЕТР (57) Фотометр предназначен для измерения оптической плотности прозрачных сред, для количественного анализа газов, аэрозолей, жидкостей и для измерения малых усилий газовых сред. Целью изобретения является повышение чувствительности путем уменьшения влияния темневого тока и собственных шумов фотоприемника.

Фотометр содержит последовательно ус„„SU „„1226076 !

59 4 С 01 J 1/44 тановленные по ходу излучения оптическую систему, блок временного разделения лучей с модулятором и фотоприемный блок, а также коммутатор, первый вход которого соединен с вторым выходом блока временного разделения лучей с модулятором, а выходы через блок вычитания с фильтрующими емкостями соединены с входом блока измерения, при этом в него введены блок дифференцирования, аналоговый преобразователь, блок умножения, инвертор с интегрирующей емкостью и блок вычитания, включенный между выходом фотоприемного блока и вторым входом коммутатора, причем третий выход блока временного разделения лучей с модулятором соединен с входом аналогового преобразователя и первым входом блока дифференцирования, второй вход которого соединен с выходом фотоприемного блока, выход соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом аналогового преобразователя, а выход через инвертор с интегрирующей емкостью соединен с вторым входом блока вычитания. 2 ил.

1 1226076

Изобретение относится к технике н фотометрических измерений и может д быть использовано для измерения P коэффициентов отражения и пропусказ

Ния различных веществ. 5 с

Цель изобретения — повышение т чувствительности путем уменьшения У влияния темнового тока и собствен-,нь ных шумов фотоприемника. и

На фиг.l показана структурная 10 схема фотометра; на фиг.2, — временная диаграмма напряжения сигнала в помехи на выходе фотоприемного блока.

Фотометр содержит оптическую систему 1, блок 2 временного разделения 1S лучей с модулятором, фотоприемный блок 3, коммутатор 4, блок 5 вычитания с фильтрующими емкостями, блок 6 измерений, блок 7 дифференцирования, аналоговый преобразователь 8, блок 9 20 умножения, инвертор 10 с интегрирующей емкостью и блок ll вычитания, -F выход которого соединен, с вторым входом коммутатора 4, выходы которого через блок 5 вычитания с фильтрующи- 25 ми емкостями соединены с входом блока 6 измерений. Оптическая система 1, блок 2 временного разделения лучей с модулятором и фотоприемный н н блок 3 расположены последовательно по ходу излучения. Первый вход коммун татора 4 соединен с вторым выходом с блока 2 временного разделения лучей в с модулятором, третий выход которого д соединен с первым входом блока 7 дифференцирования и входом аналогового п преобразователя 8, выход которого ч соединен с вторым входом блока 9 г умножения, выход которого через у инвертор 10 с интегрирующей емкостью соединен с вторым входом

8 блока 11 вычитания, а первый вход— с выходом блока 7 дифференцирования, второй вход которого соединен с п

ВыходОМ фОтОприемнОГО блОка 3 и пер 45 вым входом блока 11 вычитания. д фотометр работает следующим обо разом.

В отсутствии полезного светового сигнала на выходе фотоприемного блока 3 действуют только темновой ток и собственные шумы фотоприемника (помехи). На временной диаграмме напряжения сигнала помехи на выходе фотоприемного блока 3 (фиг.2) период дискретизации модулятора. Для уменьшения влияния этого сигнала а работу устройства в целом необхоимо, чтобы интеграл от функции напяжения сигнала помехи f(t)=U„(t) а время от а- до а+ стремиля к нулю. Практически такой резульат получить невозможно. Поэтому для меньшения влияния помехи на полезtA сигнал необходимо из величины олезного сигнала произвести дополительное вычитание оставшейся велиины сигнала помехи, которую можно

ыразить в следующем виде: а 0+7

-Jz(t) í-F(a-->;-(gg()dt-.(.);)= л а-i а а а

F(a)dt+ F (a) с(F(a-i)- t л л

" \. а- л \

a+i a t

) c )dt. Г(о) tdt-Гса) ) =ccа) а а л2 л л л 1 Г л (а L) LF(a) а -F (а) — -fF (а) gi+ л 2 з.

l л2 " лЗ

F (а) — 1=Г (а-i ) L-F al L. =-F а) i, 2 де F (а-Т) и F (а) — значения функ— ии f (t) в моменты времени (а- i)

Й соответственно.

Таким образом, произведя вычита- л ие величины = -F (а) i из сигала на выходе фотоприемного блока 3, ожно уменьшить сигнал помехи а его выходе и повысить табильность работы всего устройста. Следует заметить, что период искретизации модулятора должен

ыть не менее чем в 5-10 раз меньше ериода временного переключения луей и длительности импульса полезноо сигнала. Для реализации этого в стройство введены блок 7 дифференцирования,аналоговый преобразователь ,блок 9 умножения,инвертор 10 с интегрирующей емкостьюи блок ll вычитания.

Монохроматическое излучение постуает на оптическую систему l, прохоит блок 2 временного разделения лучей с модулятором и далее подается в фотоприемный блок 3, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное рабочему сигналу и темновому току фотоприемника, Одновременно с этим под действием управляющих сигналов с третьего выхода блока 2 временного разделе- . ния лучей с модулятором блок 7 диф55 ференцнрования производит вычисление второй производной фотосигнала, а аналоговый преобразователь 8 производит вычисление с некоторым пос1226076

Формула изобретения

25 тоянным коэффициентом величины, пропорциональной кубу периода квакв тования модулятора, и преобразует ее в напряжение. Величина постоянного коэффициента пропорциональности выбирается экспериментально в зависимости от конкретных условий применения и поставленной задачи. С выхода блока 7 дифференцирования и выхода аналогового преобразователя 8 сигналы поступают в блок 9 умножения, который производит их аналоговое умножение, и далее через инвертор 10 с интегрирующей емкостью на второй вход блока Il вычитания в виде сформированного сигнала б = -F (а)

На выходе блока 11 вычитания образуется отфильтрованный от дополнительной составляющей сигнала помехи фотосигнал, поступающий на вторые входы коммутатора 4.

Под действием управляющих сигналов с второго выхода блока 2 временного разделения лучей с модулятором на блок 5 вычитания с фильтрующими емкостями поочередно поступают квантованный рабочий и темновой сигналы с выходов коммутатора 4.

В блоке 5 вычитания с фильтрующими емкостями происходят демодуляция фотосигналов и вычитание темнового

30 сигнала из фотосигнала рабочего ка= нала. Далее напряжение, пропорциональное световому потоку рабочего канала, поступает на блок 6 измерений, в котором осуществляется его обработка в соответствии с решаемой задачей.

Таким образом, изобретение позволяет повысить чувствительность фотометра в результате уменьшения влияния темновoFо тока и собственных шумов фотоприемника на полезный сигнал.

Фотометр, содержащий последовательно установленные по ходу излучения оптическую систему, блок временного разделения лучей с модулятором и фотоприемный блок, а также коммутатор, первый вход которого соединен с вторым выходом блока временного разделения лучей с модулятором, а выходы через блок вычитания с фильтрующими емкостями соединены с входом блока измерения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности путем уменьшения влияния темнового тока и собственных шумов -фотоприемника в него введены блок дифференцирования, аналоговый преобразователь, блок умножения, инвертор с интегрирующей емкостью и блок вычитания, включенный между выходом фотоприемного блока и вторым входом коммутатора, :причем третий выход блока временно .го разделения лучей с модулятором соединен с входом аналогового преобразователя и первым входом блока дифференцирования, второй вход которого соединен с выходом фотоприемного блока, а выход — с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом аналогового преобразователя, а выход через инвертор с интегрирующей емкостью . — с вторым входом блока вычитания.

122б076 вериг.1

Составитель А.Чурбаков

Редактор О.Юрковецкая Техред И.Попович Корректор О.Луговая

Заказ 2111/29 Тираж 778

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 4