Автоматический фотометр
Изобретение относится к атмосферной оптике, метрологии и фотометрии. Целью изобретения является расширение динамического диапазона и области применения фотометра. Излучение, проходя через набор оптических поглотителей 2, связанных с электромагнитами, управляемыми выходным кодом с (йтно-переключающей схемы 9, попадает на фотопреобразователь 3, связанный с усилителем 4. Выходной сигнал усилителя 4, пропорциональный освещённости фотопреобразователя 3, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Выходные коды АЦП и счётно переключающей схемы 9 поступают на вход постоянного запоминающего устройства, в котором записаны функции преобразования , линеаризующие характеристики фотопреобразователя для каждой комбинации введённых в оптический канал поглотителей . 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (505 G 01 J 1/44
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 597930 (21) 4658535/25 (22) 09.01.89 (46) 23.01.91, БюлМЗ (71) Институт оптики атмосферы СО АН
СССР (72) В.И.Шишлов (53) 535.242. (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
%597930, кл. G О1 J 1/44, 1978. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ФОТОМЕТР (57) Изобретение относится к атмосферной оптике, метрологии и фотометрии. Целью изобретения является расширение динамического диапазона и области применения фотометра. Излучение, проходя через набор.. Ж„„1622774 А2 оптических поглотителей 2, связанных с электромагнитами, управляемыми выходным кодом с: ватно-переклю,ающей схемы 9, попадает на фотопреобразователь 3, свяанный с усилителем 4, Выходной сигнал усилигеля 4, пропорциональный освещенности фотопреобраэователя 3, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Выходные коды АЦП и счетно переключающей схемы 9 поступают на вход постоянного эаг оминающего устройс1ва, в котоом записаны функции преобразования, линеаризующие характеристики фотопреобраэователя для каждой комбинации введенных в оптический канал поглотителей. 2 ил.
1622774
Изобретение относится к автоматическим фотометрам для измерения световых потоков, изменяющихся в пределах нескольких десятичных порядков, и может быть использовано для фотометрических измерений в атмОсферной оптике, в физических и химических исследованиях, в химической, медицинской и др1гих отраслях промышленности. Изобретение является дополнительным к изобретению по авт.св.СССР й.597930.
Целью изобретения является расширение динамического диапазона и области применения за счет обеспечения учета нелинейности характеристики фотопреобраэователя и формирования результатов в единицах измеряемой величины путем преобразования шкалы с учетом передаточной функции измерителя.
На фиг,1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 — приведены графики градуировочной характеристики Z (Ф) при различных значениях коэффициента пропускания К поглотителей и калибровочной характеристики У (Ф ) в зависимости от измеряемого светового потока Ф .
Фотометр состоит иэ оптической системы ). неизбирательных поглотителей 2, фотопреобраэователя 3, измерительного усилителя 4. детекторов 5 и 6 пороговых уровней измеряемого сигнала, генераторов
7 и 8 импульсов, реверсивной счетно-переключающей схемы 9, источника 10 питания и электромагнитов 11, кинематически связанных с поглотителями, пороговой схемы
12, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 14 и блока 15 регистрации, Вход АЦП 13 соединен с выходом измерительного усилителя 4, а выходы выходного регистра 16 АЦП подключены к соответствующим входам младших разрядов блока 17 адреса ПЗУ, К входам старших разрядов блока 17 адреса ПЗУ подключены соответствующие выходы счетно-решающей схемы 9. Выход триггера 18 конца преобразования АЦП соединен с входом схемы
19 управления считыванием ПЗУ и через электр 20 задержки — с входом схемы 21 управления блока 15 регистрации.
Автоматический фото летр работает следующим образом.
Световой поток проходит через оптическую систему 1, комбинацию из и калибровочных поглотителей 2 с номинальными значениями оптических плотностей, равными
1,2...п, и попадает нэ фотопреобразовэтель
3, Электрический сигнал, пропорциональный световому потоку с выхода фотопреобрэзо5
55 вателя, поступает на измерительный усилитель 4 и далее на детекторы 5 и 6 пороговых .уровней измеряемого сигнала. Если световой поток на входе фотопреобразователя и соответствующий ему сигнал на выходе усилителя превосходит уровень, определяемый верхним пределом измерений усилителя на протяжении некоторого заданного времени, то детектор 6 запускает генератор 8 импульсов, Импульс с этого генератора поступает на первый счетный вход реверсивной счетно-переключающей схемы 9.
Схема 9 коммутирует подаваемое от источника 10 питание электромагнитов 11 так, что в рабочее положение устанавливается комбинация поглотителей, превосходящая плотность предыдущей комбинации на 1.
Если световой поток на входе фотопреобразователя ниже уровня, определяемого нижним пределом измерений усилителя на протяжении некоторого заданного времени, то детектор 5 запускает генератор 7.
Импульс с этого генератора поступает нэ второй счвгный вход реверсивной счЬтнопереключэющей схе лы 9. Схема 9 коммутирует подаваемое от источника 10 питание электромагнитов 11 так, что в рабочее положение устанавливается комбинация поглотителей, имеющая в 10 рэз большее
IiponycI;aIIIIe. При ступенчатом возрастании светового потока сверх допустимого уровня, например, На три десятичных порядка, срабатывает пороговая схема 12, выходной сигнал которой переводит реверсивную счетно-переключающую схему в состояние. при котором все поглотители включень: в рабочее положение.
При введении поглотителей в процессе работы изменяется коэффициент пропускания К и общий коэффициент передачи измерительного канала. В результате этого сигнал на выходе измерительного усилителя при изменении светового потока от 0 до максимального значения изменяется в заданных пределах в соответствии с графиком градуировочной кривой (Ф), (см.фиг.2).
При отсутствии поглотителей сигнал Z изменяется в соответствии с градуировочной характеристикой измерительного канала, (кривая 22 участок А) вид которой (нелинейность) определяется в основном характеристикой фотопреобразовэтеля. При введении первого поглотителя коэффициент пропускания падает и общий коэффициент передачи измерительного канала уменьшается, и сигнал нэ выходе усилителя на участке В изменяется в соответствии с кривой 23
7.2= К I Z(<1>). э на выходе счетно-переключающей схемы устанавливается код 1 (001).
16227"4
20 ч5
ЗО
Далее, при введении д„3угих noiлоти3елей в соответствии с изменением кода, на выходе схемы изменяется учэсток рабочей характеристики, flpl,чем каждому коду однозначно соответствуе. свой участок А,В,С и т,д.
Сигнал с выхода усилите 3я 4 поступает на вход АЦП 13, qe о ° преобразуетс в цифг.овпй код. С в IvoqHoro регистра 18 -,ЦП сд поступает н; б 3 17 адреса ЧЗУ и формируе3 младшие .аз;:ядь3 адреса ячейки
ПЗУ, которые дг3полнают стасшие разряды, сформирова:4ные кодом счетно-п, реключэющей . емы. Ппи поступлении импульса с триггер:) 18 коч 3а преобразпвания ча схему
19 управления считыванием пЗУ;4г выходе аЧЕйК1 С Да3П- ЛЗМ гДОЕСОМ СЧИтЫВа "СЯ КОД, кптооый по в,Ixoäíoй шине ЧЗУ поступаеr в блок 15 регистр ции. 3то3 код однозначно
Оответ т луг. т чд ipI4uk) измор 3 .лой всли чи>;ь Напри 1рр, для поток ° III к;сем знаение эыходн."го сиг 1алa Л в двоичном коде 01011111, а с выхода схемы 9 — код 001.
Тогда в ячейке ПЗУ" адресом 0010 011111 имеем значение иэм-.ряемой величинь У (яркости концен3рации) л двоичном коде, соответствующее по ка",ибровг лIo31 характеристике потоку 1>1. Вывод результатов ча рсгистрац 1ю синхрониэован QT триггера конца преобразования АЦП посредством
ЭЛЕМЕчта 20 ЗгдЕрякКИ. у I т lflaIOIfleri3 ripe мя выборки дан;ых vç ЧЗУ, и осуществляетса с помощью схел3ь 21 управления блока регистрации, Б блоке 15 oer.lñòpà4èè результаты документи; уются в цифровом виде, При необходимости р»тультаты преобразуются из двоичного кода в десяти нный и выводятся на па Зель ичдикации.
Г1рогргммироэание Г1ЗУ и запись значений измеряемой величины в ячейк ПЗУ псугцествляются нэ основе таблицы решения, составляемой с учб ом калибровочной характерис гики, расчетной или экспериме тлльной и град3ировочной характеристики изл1ерительного канала. При составлени3 таблицы для конкретного значения светового потока опГ3еделяют по калибровочнои характеристике значение измеряемой величины, а по fргдуиросочной характеристике измерительного канала orlределяют соответс вующие световому потоку код АЦП и код счетно-переключающей схемы, 3 з оторых формиоуется код адреса ячейки ПЗУ.
Использование,анногп фг3то;1етра обеспечивает опе;Затив, ое полу в3;ILIe .езультата непосредственно в единицах измеряемой ве "ичины. Этî:lзоaвляål от необходимосги обр эботки реву„ь3этов изм рений, уайта разного пода поправок, приСущИХ ОбЫЧНЫМ фатОМЕтр; 3Е кИМ иэл1е1 ень ям Учрт чели»ейнос-,и харэктэ1.истики фотопреобраэоватгля по..3волчет ра:ширить рабочий у асток характеристикl фотocреобраэователя и тем самым расо ирить динамический диапазон изMr рениA сватово-о потока и функциочал3- о связэчных" ним технологических параметров, ра"вирить номенклатуру нспользу=мых фотопреобразователей (например, в v. «фракрэсной области спектр,3) и сфер применг ния. Наличие цифрового выхода позволяет испол зсвать предлагаемый фотомето и измеритель.IHe комплексь; на его ос ове в автоматизированных системах кон-р.ла окружающей среды и автоматизиргваннь х системах контроля и упрэвлен3,я техног.-гическ 3ми процессами
Формyila изобпетснил
AfIl смэтический Фотометр по авт.< в.М597930, отличающийся тем, что с целью расширения динамическогo диапазона и области прил:енения, в него введены аналого-ц1фролой < реобразователь, постоянное запоминающее устройство и блок регистрээ 1,1, причем вход ачало оцифрового преобраэова3еля соединен с выходом иэмерител ного усилителя, а выходы его выходного регистра подключены к соотВЕтСтВУЮЩИМ ВХОДЭл1 МпаДШИХ РаЗРЯДОВ блока адреса постоянного запомина ощего устройства, входы тэрших разрядов блока адреса постоянного запоминающего устройства подключены к соответствующим выходам счетно переключающей схемы. вход схемы управления считыванием постоянного запоминающего устроиства соединен с выходом триггера конца преобразования ачало о-цифpoaoro преобразователя, выходы остсянного запоминающего устройства подключены к блоку регистрации, схема управления:.Oloporo соединена чег ез элемент задержки с выходом триггера конца преобразования.
1622774
Составитель А. Грузинов
Редактор Е. Йормидонтова Техред Э. Цаплюк Корректор Л. Алексеенко
Заказ 146/91 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
