Фотоприемное устройство

Авторы патента:

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и предназначено для использования в различных измерителях оптических характеристик рассеивающих сред при исследовании быстропротекающих процессов. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений. Устройство содержит источник 1 опорного излучения, механический модулятор 2 с двигателем 3, световоды 4, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 5, формирователь 11, компаратор 12 с источником 14 опорного напряжения, регистратор 18, регулируемый высоковольтный источник 7, делитель 6 напряжения и стабилизатор 8 тока, через который программный регулятор 9 соединен с источником 1 опорного излучения. Выход ФЭУ соединен со входом автоматического переключателя 13 диапазонов, выход которого соединен со входом регулятора 9, первый выход которого соединен со вторым входом регулируемого источника 7, выход которого через делитель 6 соединен с ФЭУ. Выход формирователя 11 соединен с первым входом компаратора 12, второй вход которого соединен с выходом источника 14 опорного напряжения, а выход компаратора 12 соединен с первым входом регулируемого высоковольтного источника 7. В устройство дополнительно введены генератор 10, регулируемые усилители 15 и 16, компаратор 17 и формирователь 19. Входы регулируемых усилителей 15 и 16 подключены к выходам формирователя 11, выход регулируемого усилителя 15 подсоединен ко входу регистратора 18, выход регулируемого усилителя 16 соединен с первым входом компаратора 17, второй вход которого соединен с выходом источника 14 опорного напряжения, а выход формирователя 19 соединен с управляющими входами регулируемых усилителей 15 и 16. Фотоприемное устройство обеспечивает повышение быстродействия не менее чем на два порядка, а также повышение точности измерения оптических характеристик быстропротекающих процессов путем устранения погрешности от переходных процессов стабилизации анодной чувствительности ФЭУ. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (l9l 01) < 11 4 С 01 3 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4260044/31-25 (22) 10.06.87 (46) 15.08.89. Бюл. Р 30 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР (72) А.И. Чепыженко (53) 621.383(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1120176, кл. G 01 J 1/44, 1984.

Авторское свидетельство СССР

9 1241070, кл. G 01 J 1/44, 1986. (54) ФОТОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к оптикоэлектронному приборостроению и пред2 назначено для использования в различ.ных измерителях оптических характеристик .рассеивающих сред при исследовании быстропротекающих процессов.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений.

Устройство содержит источник 1 опорного излучения, механический модулятор 2 с двигателем 3, световоды 4, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 5, формирователь 11, компаратор 12 с источником 14 опорного напряжения, регистратор 18, регулируемый высоковольтный источник 7, делитель 6 напряжения и стабилизатор 8 тока, через

3 1500855 который программный регулятор 9 соединен с источником 1 опорного излучения. Выход ФЭУ соединен со входом автоматического переключателя 13 диапа- 5 зонов, выход которого соединен со входом регулятора 9, первый выход которого соединен со вторым входом регулируемого источника 7, выход которого через делитель 6 соединен с

ФЭУ. Выход формирователя 11 соединен с первым входом компаратора 12, второй вход которого соединен с выходом источника 14 опорного напряжения, а выход компаратора 12 соединен с пер" 15

Bb!M входом регулируемого высоковольтного источника 7, В устройство дополнительно введены генератор 10, регулируемые усилители 15 и 16, компаратор 17 и формирователь 19. Входы ре- 20 гулируемых усилителей 15 и 16 подключены к выходам формирователя 11 выход регулируемого усилителя 15 подсоединен ко входу регистратора 18, выход регулируемого усилителя 16 соединен с первым входом компаратора 17, второй вход которого соединен с выходом источника 14 опорного напряжения, а выход формирователя 19 соединен с управляющими входами регулируемых усилителей 15 и 16, Фотоприемное устройство обеспечивает повышение быстродействия не менее чем на два порядка, а также повышение точности измерения оптических характеристик быстропротекающих процессов путем устра- нения погрешности от переходных процессов стабилизации анодной чувствительности ФЭУ. 2 ил.

Изобретение относится к оптикоэлектронному .приборостроению и может быть использовано в различных измерителях оптических характеристик рас- 30 сеивающих сред при исследовании быстропротекающих процессов.

Цель изобретения вЂ” повышение точности и быстродействия измерений. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 вЂ” механический модулятор.

Устройство содержит источник 1 опорного излучения, исследуемые световые потоки Ф1 и Ф2 перед регистра- 40 цией прерываются механическим модулятором 2, соединенным с двигателем

3 и по световодам 4 направляются на фотоприемное устройство, выполненное

В Виде фотоэлектронного умножителя 45 (ФЭУ) 5. Питание ФЭУ осуществляется через делитель 6 регулируемым высоковольтным источником 7. Питание источника 1 опорного излучения осуществляется стабилизатором 8 тока, соединенного двумя входами с программным регулятором 9 и генератором 10. Сигнал с ФЭУ направляется в формирователь 11, электрически соединенный с компаратором 12 и автоматическим пе- 55 реключателем 13 каналов. Компаратор

12 с источником 14 опорного напряжения электрически соединен с первым входом регулируемого высоковольтного источника 7, второй вход которого соединен с программным регулятором 9.

Формирователь 11 выходами соединен первым и вторым регулируемыми усилителями 15 и 16, причем последний из них соединен со вторым компаратором

17, второй вход которого соединен с источником 14 опорного напряжения, Регистратор .18 соединен первым входом с автоматическим переключателем

13 диапазонов, Второй формирователь

19 соединен с управляющими входами регулируемых усилителей 15 и 16. На диске механического модулятора 2 на отдельных концентрических окружностях выполнены полукольцевая прорезь

20 на одной половине модулятора, а на полуокружности другой половины модулятора равномерно расположены

25 отверстий 21 для последовательной модуляции двух входных потоков. Световоды 4 передают измеряемые световые потоки, прошедшие через модулятор 2 на вход ФЭУ. Световой диаметр световодов определяется диаметром отверстий в диске механического модулятора и составляет 2,5-3 мм.

Источник 1 опорного"излучения создает стабильный световой поток, модулированный с частотой, определяемой генератором 10 который через световод 4 опорного канала поступает

Ъ на вход фотоумножителя 5. Источник

1500855 может быть реализован в виде светодиода, ФЭУ 5 предназначен для преобразования опорного и измерительных световых потоков в пропорциональные значения электрических сигналов. Делитель 6 напряжения распределяет входное напряжение между диодами фотоумножителя 5, Регулируемый высоковольт- 10 ный источник 7 напряжения обеспечивает необходимое напряжение питания делителя 6 в зависимости от управляющих сигналов.

Стабилизатор 8 тока предназначен 15 для запитывания источника 1 опорного излучения модулированным стабильным током, ступенчато изменяющимся при подаче управляющего сигнала с программного регулятора 9. 20

Программный регулятор 9 предназначен для выработки дискретных уровней напряжения для управления регулируемым источником 7 и стабилизатором 8 тока источника 1 опорного излучения.

Генератор 10 предназначен для модуляции источника 1 опорного излучения с частотой, отличной частоте модуляции измерительных световых потоков, Формирователь 11 предназначен для частотной селекции двухчастотного сигнала, один из которых представляет собой модулированный на одной 35 частоте непрерывный сигнал, амплитуда которого пропорциональна опорному световому потоку, а второй вЂ” последовательно поступающие два измерительных сигнала, модулированные на другой частоте, и для преобразования их в пропорциональные постоянные напряжения: для опорного вЂ” в непрерывное, для измерительных вЂ” в последовательно поступающие с часто- 45 той их коммутации. Формирователь ll состоит из двух каналов на две частоты модуляции, каждый из которых состоит из полосового фильтра, детектора и фильтра нижних частот, Компаратор 12 предназначен для формирования сигнала управления регулируемым высоковольтным источником

7 в режиме стабилизации коэффициента передачи, 6 раммнь|й регулятор 9 при превышении большего из двух измерительных сигналов максимальной границы поддиапазона измерения и достижения меньшим иэ двух измерительных сигналов меньшей границы поддиапаэона.

Источник 14 опорного напряжения формирует эталонное напряжение и выполнен на стабилитроне.

Регулируемый усилитель 15 предназначен для изменения коэффициента передачи измерительного канала при переходных процессах (при смене диапазона) за счет инерционности обратной связи по регулировке анодной чувствительности ФЭУ методом изменения питающего высоковольтного напряжения и низкочастотных флуктуациях в общем канале измерительного и опорного сигналов.

Регулируемый усилитель 16 предназначен для изменения коэффициента передачи опорного канала при переходных процессах (при смене диапазона) за счет инерционности обратной связи по регулировке анодной чувствительности

ФЭУ методом изменения питающего высоковольтного напряжения и низкочастотных флуктуациях фотоумножителя, Компаратор 17 предназначен для формирования управляющего сигнала формирователя 19 во время переходного процесса при стабилизации анодной чувствительности ФЭУ 5.

Формирователь 19 предназначен для формирования сигнала управления регулируемыми усилителями 15 и 16, Формирователь 19 состоит иэ генератора и реверсивного счетчика.

Регистратор 18 предназначен для преобразования входного напряжения в вид, удобный для передачи в систему обработки. Регистратор 18 сос- тоит из АЦП и стробируемого буферного регистра.

Автоматический переключатель 13 диапазонов предназначен для формирования управляющего сигнала на прогФотоприемное устройство работает следующим образом.

Световые потоки Фl и Ф2, попадая на вход устройства, последовательно модулируются модулятором 2 и по световодам 4 поступают на фотокатод ФЭУ

5, На фотокатод ФЭУ 5 через световод поступает модулированный опорный световой поток от источника 1 опорного излучения. Модуляция измерительных и опорного световых потоков осуществляется на двух разных частотах, при

15008!

15 этом их разнесение определяется требуемым коэффициентом взаимного подавления ° Электрический двухчастотный сигнал с выхода ФЭУ 5, амплитуда которого пропорциональна входным световым потокам, поступает на формирователь 11, который осуществляет частотную селекцию двухчастотного сигнала полосовыми фильтрами и преобразование их с помощью выпрямителей и фильтра нижних частот в пропорциональные постоянные напряжения: для опорного вЂ” в непрерывное, для измерительных вЂ” в последовательно поступающие с частотой их коммутации. Из55 8 формирователя 19 управляющего коэффициентом передачи регулирующих усилителей опорного(16)и измерительного (15) каналов по одинаковому закону, что обеспечивается синхронным измерением опорного и измерительного сигналов при непрерывной разночастотной модуляции опорного и измерительных световых потоков, Для определения диапазона работы фотоприемного устройства сигнал со второго выхода as-, томатического переключателя 13 диапа1 зона пропорциональный номеру диапазона, поступает на регистратор 18, мерительные сигналы поступают на вход автоматического переключателя 13 диапазонов, который формирует управляющее напряжение и через программный регулятор 9, регулируемый высоковольтный источник 7, делитель 6 на

ФЭУ 5, вызывая ступенчатое изменение анодной чувствительности ФЭУ, с другой стороны через программный регуля- 25 тор 9, стабилизатор 8 тока с генератором 10 на источник 1 опорного излучения, вызывая ступенчатое изменение светового потока источника 1

30 опорного излучения.

Опорное напряжение с выхода формирователя 11 поступает на компаратор 12, на второй вход которого поступает эталонное напряжение с выхода источника 14 опорного напряжения.

Компаратор 12 формирует сигнал управления регулируемого высоковольтного источника 7 и через делитель 6 изменяет анодную чувствительность ФЭУ, осуществляя стабилизацию измерительного канала на каждом поддиапазоне за время, определяемое постоянной времени кольца обратной связи {ФЭУ

5, формирователь 11, компаратор 12, 40 регулируемый высоковольтный источник 45

7,.делитель 6). Опорный сигнал с выхода формирователя 11 параллельно поступает на вход регулируемого усилителя 16, выходной сигнал которого поступает на вход компаратора 17, 50 лонный сигнал с источника 14 опорного, I никает разбаланс амплитуд опорного напряжения и эталонного напряжения источника 14 опорного напряжения, коTopblH через регулируемый усилитель

16, компаратор 14 поступает на вход на второй вход которого подается эта55

Формула изобретения

Фотоприемное устройство, содержащее источник опорного излучения, механический модулятор с двигателем, два световода, фотоэлектронный преобразователь, формирователь, компаратор, источник опорного напряжения, регистратор, автоматический переклювЂ” чатель диапазонов, программный регулятор тока, регулируемый высоковольтный источник, делитель напряжения и стабилизатор тока, причем программный регулятор первым выходом соединен с входом регулируемого высоковольтного источника, выход которого соединен с входом делителя, выход которого соединен с входом питания фотоэлектронного преобразователя, второй выход программного регулятора соединен с первым входом стабилизатора тока, выход которого соединен с источником опорного излучения, который через первый световод оптически связан с входом фотоэлектронного преобразователя, выход которого соединен с формирователем, первый выход которого соединен с первым входом компаратора, а второй выход вЂ” с первым входом автоматического переключателя диапазонов, первый выход которого соединен с регистратором, а второй выход соединен с входом программного регулятора, источник опорного напряжения соединен с вторым входом компаратора, выход которого соединен с первым входом регулируемого BblcoKosoJIbTHoго источника, второй световод расположен между механическим модулятором и фотоэлектронным преобразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него дополнительно

9 ) 500855 10 введены генератор, дополнительный ром, вход второго регулируемого усисветовод, расположенный аналогично лителя соединен с первым выходом форвторому, два регулируемых усилителя, мирователя, а выход вЂ” с первым вховторой компаратор и второй Формирова дом второго компаратора второй вход

t тель, причем генератор соединен с которого соединен с источником опорвторым входом стабилизатора тока, ного напряжения, а выход вЂ” с входом вход первого регулируемого усилителя второго формирователя, выход которосоединен с вторым выходом формирова- го соединен с управляющими входами теля, а выход соединен с регистрато- 10 регулируемых усилителей.

2Р

Составитель В, Варнавский

Редактор И. Сегляник Техред М. Ходанич Корректор С, Черни

Заказ 4853/35 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 10.1

Похожие патенты:

Двухлучевой фотометр // 1498154

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение преимущественно на аэродромах для измерения прозрачности атмосферы

Автоматический фотометр // 1497463

Изобретение относится к фотометрическим радиационным приборам измерения яркости точечных объектов

Логарифмирующий фотометр // 1497462

Изобретение относится к аналитической технике ,в частности, к фотометрическим анализаторам состава жидких и газообразных сред, может быть использовано для измерений во многих отраслях промышленности, химической, нефтеперерабатывающей, в медицине и др

Фотометр // 1497461

Изобретение относится к приборостроению, а именно к фотометрии, и может быть использовано для определения состава веществ, а также для фотометрирования изменяющихся во времени поглощающих растворов и светорассеивающих дисперсных систем различной природы

Фотоприемное устройство // 1492226

Изобретение относится к фотоэлектронным приборам для измерения и обнаружения излучения, а именно к фотоприемным устройствам для фотометрических систем, и может быть использовано для построения высокочувствительных фотометрических приборов с широким диапазоном линейного преобразования излучения в электрический ток

N - канальное фотоприемное устройство // 1492225

Изобретение относится к технической физике ,в частности, к фотометрии и может использоваться для измерения распределения интенсивности импульсных световых потоков в различных областях оптоэлектроники

Многоканальный фотометр // 1492224

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано при фотометрировании двумерных оптических полей, имеющих широкий динамический диапазон по освещенности

Фотоприемное устройство // 1492223

Изобретение относится к технике приборостроения и может быть использовано при создании систем обнаружения и преобразования в эквивалентный электрический сигнал потоков оптического излучения

Прозрачномер // 1481602

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано для измерения оптических характеристик прозрачных сред

Способ определения угла рефракции по флуктуациям угла прихода светового пучка и устройство для его осуществления // 1476343

Изобретение относится к измерительным устройствам и позволяет измерить угол вертикальной рефракции

Импульсный фотометр // 2116633

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения фотометрических параметров, и может найти применение на аэродромах для измерения оптических характеристик атмосферы при определении видимости световых ориентиров взлетно-посадочной полосы (ВПП) в ходе метеорологического обеспечения действия авиации на аэродроме

Регистратор световых сигналов // 2117263

Изобретение относится к технике регистрации слабых световых сигналов и может быть использовано в светолокации, оптической связи, астрофизике, биофизике, ядерной физике, сцинтилляционной технике и т.п

Способ измерений потока излучения // 2122185

Фотоэлектрический анализатор // 2134407

Изобретение относится к области контроля оптической плотности сред, частично поглощающих или рассеивающих оптическое излучение, а также контроля величин, однозначно связанных с оптической плотностью

Электрическая схема блока обработки сигнала датчика интенсивности ультрафиолетового излучения // 2154811

Изобретение относится к области измерения интенсивности УФ-излучения и может быть использовано для измерения и контроля интенсивности излучения источников УФ бактерицидного диапазона, применяемых в установках для обеззараживания и дезинфекции жидкостей

Импульсный фотометр // 2184942

Способ регистрации слабых световых сигналов и устройство для его осуществления // 2190196

Изобретение относится к технике регистрации слабых световых сигналов и может быть использовано в астрофизике, биофизике, сцинтилляционной технике, светолокации и т.п

Фотоприемное устройство // 2193761

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к фотоприемным устройствам, и может быть использовано, в частности, при измерении температуры нагретых изделий в различных отраслях промышленности

Импульсное фотометрическое устройство // 2194252

Изобретение относится к области фотометрии и может быть использовано в оптико-электронных приборах с фотодиодными преобразователями излучений

Способ измерения световых потоков и устройство для его осуществления // 2207525

Изобретение относится к области фотометрии и пирометрии и может быть использовано для измерения световых потоков ИК, видимого и ультрафиолетового диапазонов, а также может быть использовано в качестве датчиков пламени и температуры