Способ измерения интенсивности источника излучения и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к технической физике и предназначено для использования в спектральных измереш1ях, например, для определения среднеквадратичного шума спектральной лампы или оптической плотности при спектральных измерениях. Целью являются повышение точности измерения путем учета флуктуации питающего тока. При выбранном токе питания лампы одновременно измеряют интенсивность, например, резонансной линиц и ток лампы. Получают первый сигнал и второй сигнал. Из пер- j вого сигнала формируют сигнал, пропорциональный отношению первого, ранее сформированного, сигнала к второму. Этот дополнительный сигнал используют в качестве исходного для определения шумов. В Дополнительном сигнале отсутствуют флуктуации тока. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5)) 4 С 01 ) 3/42; 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

l Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН)!Й И ОТКРЫТИЙ (2)) 3881594/31-25; 3880627/3)-25;

3884769/31-25; 3878612/31-25 (22) 08.04.85 (46) )5.03.87. Бюл. Ь"- 10 (71) Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина (72) К.П.Курейчик, Н.В.Козловский, Б.Л.Макаров, Б.И.Драгомирецкий, Б.В.Грузинский, А.И.Шарнопольский и Л.A.Ïåëèåâà (53) 535.335(088.8) (56) Д.Вайкофорднер. Спектроскопические методы определения слоев элементов. M.: Мир, 1979, с.36.

Львов Б.Б.Атомно-абсорбционный спектральный анализ. М.: Наука, 1966, с.72.

Дмитриев Д.И.,Сосенко В.А. Устройство для измерения отношения сигналов в двухлучевых спектрофотометрах.

Вестник БГУ, 1978, сер.1, вып. 2, с.80 — 83.

Гулаков И.Р. Катушонок С.С. Функциональный аналого-цифровой преобразователь для импульсного атомно-абсорбционного спектрофотометра с учетом неселективного поглощения. Ж.П.С.

1978, т.28, вып.3, с.162-172.

„„80„„1 296852 д ) (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ

ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технической физике и предназначено для использования в спектральных измерениях, например, для определения среднеквадратичного шума спектральной лампы или оптической плотности при спектральных измерениях. Целью являются повышение точности измерения путем учета флуктуаций питающего тока. При выбранном токе питания лампы одновременно измеряют интенсивность, например, резонансной линиц и ток лампы. Получают первый сигнал и второй сигнал. Из первого сигнала формируют сигнал, пропорциональный отношению первого, ранее сформированного, сигнала к второму.

Этот дополнительный сигнал используют в качестве исхоцного для определения шумов. В дополнительном сигнале отсутствуют флуктуации тока. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1 12968

Изобретение относится к технической физике и предназначено для использования в спектральных измерениях, например для определения среднеквадратичного шума спектральной лам5 пь; или оптической плотности при спектральных измерениях.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем учета флуктуаций питающего тока. t0

На чертеже показано предлагаемое устройство для реализации предлагаемого способа.

Изобретение основано на том, что определяют коэффициент преобразования питающего тока в световой поток п и одновременно с измерением интенсивности I измеряют ток источника излучения 1, формируют сигнал, пропор° и In цио нал ьный i или I и по отноше — 20, 1 («и нию I/i или I /i судят об измеряемом параметре.

Способ реализуют следующим образом.

Определение шума излучения ламп с 25 полым катодом.

При выбранном токе питания лампы одновременно измеряют интенсивность, например, резонансной линии, и ток лампы в течение заданного промежутка 30 времени, например 10 мкс. Получают первый сигнал Т и второй сигнал х, Поскольку при измерениях среднеквадратичного значения шума необходимы многократные измерения, обычно не менее 30 раз, то достаточно рассмотреть процедуру операций способа только для первого измерения, все остальные измерения являются только повтором рассматриваемых операций„ 40

I a(i,* r ) gi i r,.„ где а — некоторый коэффициент, зависящий от физико-технических характеристик лампы; 45 ток лампы;

r — коэффициент флуктуаций тока;

n — коэффициент преобразования тока лампы в интенсивность излучения;

, — коэффициент флуктуаций свето- g0

:coro потока, вызванный процессами в плазме тлеющего разряда. Эти флуктуации по существу и необходимо измерить. Из первого сигнала формируют сигнал, пропорциональный степени 1/n.

I =-fa(i г,) g,) =i r, (аф ) (1) Из полученного сигнала формируют сигнал, пропорциональный отношению

52 2 первого, ранее сформированного сигнала, к второму, т.е. Ф = I /i = (a 8, ) " (2) Этот дополнительный сигнал используют в качестве исходного для определения шумов, например из 30 значений.

Для дальнейшей обработки достаточно прологарифмировать дополнительный сигнал и умножить на коэффициент и антилогарифмировать, в результате полу-чим ф = а.E„ (3)

Согласно выражению (2) в сформиро" ванном дополнительном сигнале отсутствует флуктуации тока, что позволяет повысить точность измерений. Далее среднеквадратичное значение шума рассчитывается обычным образом через стандартное отклонение при указанном числе измерений. При необходимости это число измерений можно увеличить.

Устройство содержит лампу 1 дейтериевую, лампу 2 с полым катодом, оптическую систему 3, поглощающую ячейку 4, например атомизатор, блок 5, интегратор 6 канала лампы 1, интегратор 7 канала лампы 2, сравнивающие устройства 8 и 9, ключи !О и ll, источник 12 опорного напряжения, интег раторы 13 и 14, сравнивающее устройство 15, блок 16 измерения и управления. Лампы питаются от блоков !7 и

18 питания, подключенных к общей шине через датчики 19 и 20 тока. В самом простейшем .случае блоки 17 и 18 питания выполнены в виде соединенных последовательно источников постоянного напряжения и балластных резисторов. К датчикам тока ламп подключены интеграторы 21 и 23, а также устройства 22 и 24 возведения в степень. В составе интеграторов 21, 23,6,7 используются ключи, стробируемые управляющими сигналами, поступающими с блока 16 управления.

Устройство работает следующим образом.

Если в составе оптической системы

3 использован механический модулятор световых потоков ламп, то тогда последние можно использовать в непрерывном режиме, в противном случае блоки

17 и 18 питания должны быть импульсными. При подаче синхронизирующих сигналов на лампы (блоки 17 и 18 питания) с блока !6 они периодически освещают поглощающую ячейку 4 и на (4)

U, — r r, k

Для лампы 2 (с выхода интеграторов 7 и 21) имеем:

U, à (i .r )" с „,dt, k (5)

Пусть далее для упрощения анализа k, =.

=k =k =k =1.

После интегрирования сигналов, пропорциональных токам ламп,,и их увеличения, т.е. возведения в степень25 и и n, получим.

U„= (i r ) ; (6)

U2>

Показатель степени численно равен коэффициенту преобразования тока лампы в ее световой поток, определяется экспериментально или может быть для некоторых ламп взят из литературных данных. 35

Устройство возведения в степень может быть выполнено в виде соединенных последовательно логарифматора, усилителя с регулируемлм коэффициен" том передачи (n, или n ) и антилога- 40 рифматора, а также другим известным путем, например, с использованием вычислительной техники, снабженной соответствующими внешними устройствами для кодирования и декодирования аналогового сигнала.

После этого интеграторы б и 7 разряжаются до нуля. Время этого разряда равно 50

16 (7) — - - =l. à d. д=, U

2 Q 1 2 Нс с я

В течение времени разрядов интег- 55 раторов 6 и 7 через ключи 10 и 11, по сигналам с блоков 8 и 9, выделяющих время разряда, заряжаются интеграторы 13 и 14 от источника 12 опор3 1296 выходе блока 5 возникает ряд импульсов напряжения, пропорционального световым поток м ламп. Одновременно на датчиках тока выделяется сигнал, пропорциональный току. Тогда на ин5 теграторах 6 и 21, 7 и 23 накапливаются сигналы (одновременно на упомянутых парах интеграторов), которые пропорциональны току и световому потоку определенной лампы. f0

Для лампы 1 имеем (с выхода интеграторов 6 и 23):

852

4 ного напряжения. Их выходные напряже- . ния равны:

U — - - -"- — --: (8)

1З У>

Е, "2 с с д.,. a„

12

После заряжания интеграторов 13 и 14 ключи 10 и ll размыкаются и интегратор 13 разряжается по экспоненциальному закону до уровня сигнала интегратора 14, при этом время этого разряда .равно з (9)

Таким образом, оптическая плотность Р при использовании предлагаемого способа не зависит от флуктуаций тока питания ламп, а также от его дрейфа, что приводит к повышению точность измерений.

В приведенных формулах использовались следующие обозначения: а,, а— некоторая постоянная, характерная для определенных данной лампой комбинации газ — элемент; r, r — флуктуации (дрейф) тока; и,, и — коэффициенты преобразования токов ламп в их световые потоки; d,, ot ко1 эффициенты селективиого и неселективного процускания поглощающей ячейки, соответственно; k, k „,k, k — коз эффициенты передачи интеграторов 6,7, 23,21; 1и — постоянная времени разряда интеграторов б и 7; t3 и д постоянные времени заряда интеграторов 13 и 14. формула изобретения

1. Способ измерения интенсивности источника излучения, путем измерения сигналов источника излучения в течение заданных отрезков времени и расчета искомого результата, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью о повышения точности путем устранения флуктуаций питающего тока, дополнительно измеряют коэффициент преобразования питающего тока в световой поток п и одновременно с измерением интенсивности I светового потока измеряют ток источника излучения i,ôîðмируют сигнал, пропорциональный

1 t tl или E и по отношению I/i" или

1М

/i судят об измеряемом параметре.

2. Устройство для измерения интенсивности источника излучения при определении оптической плотности, содержащее источники линейчатого и

1296852

Составитель Б.Нироков

Редактор С.Лисина Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 766/42 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 сплощного спектров с подключенными к ним источниками питания, оптическую систему, фотоприемник, а также два канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные ключ и интегратбр, которые подключены на первое сравнивающее устройство и блок синхронизации и измерений, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности, дополнительно введены датчики тока источников излучения, к которым подключены третий и четверть".Й каналы содержащие пос ледовательно соединенные интегратор и устройство возведения в степень, которые подключены на разрядный вход дополнительного интегратора, входами подключенного к фотоприемнику, а выходом — к устройству сравнения, связанному с управляющими входами управляемых ключей в первом и втором

f0 каналах, при этом входы этих каналов подключены к введенному источнику nocòoÿííûõ напряжений.