Оптико-электронное устройство
Использование: при измерениях лучистой энергии в оптических газоанализаторах, радиометрах, спектрометрах и т.д. Сущность изобретения: устройство содержит модулятор, связанный с электронным блоком, блок приемника излучения, синхронный фильтр, блок синхронного детектора, регистратор, формирователь управляющих сигналов, источник опорного напряжения и алгебраического сложения переменных аналоговых сигналов. 5 ил.
Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в оптических газоанализаторах, радиометрах, спектрофотометрах и т.д. Известно оптико-электронное устройство, содержащее оптическую часть, модулятор, приемник излучения, узкополосный фильтр, усилитель, выпрямитель, источник опорного напряжения и регистратор. Недостатком такого устройства является низкая точность измерений, обусловленная зависимостью нулевого показания регистрирующего прибора от коэффициента передачи усилительного тракта. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является оптико-электронное устройство, содержащее оптическую часть, модулятор, связанные последовательно блок приемника излучения, блок синхронного фильтра, основной усилитель, синхронный детектор, фильтр нижних частот, делитель аналоговый сигналов, повторитель напряжения и регистратор, а также источник опорного напряжения, связанный с повторителем напряжения, и соединенный с модулятором формирователь управляющих сигналов. Недостатком этого устройства является невысокая точность измерений, обусловленная зависимостью его показаний, соответствующих нулевой отметке шкалы прибора, от коэффициента передачи усилительного тракта. Целью изобретения является повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в оптико-электронное устройство, содержащее модулятор, блок приемника излучения, включающий фотоприемник и предварительный усилитель, связанные последовательно синхронный фильтр, блок синхронного детектора, включающий соединенные последовательно усилитель переменного напряжения (основной усилитель), синхронный детектор и фильтр нижних частот, и регистратор, а также оптически связанный с модулятором формирователь управляющих сигналов, первый выход которого соединен с управляющими входами синхронного фильтра и синхронного детектора, и источник опорного напряжения, дополнительно введены блок электронного модулятора и блок алгебраического сложения переменных аналоговых сигналов, причем второй выход формирователя управляющих сигналов соединен с управляющим входом блока электронного модулятора, выход блока приемника излучения подключен к первому входу блока алгебраического сложения переменных аналоговых сигналов, второй вход которого через блок электронного модулятора связан с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с входом синхронного фильтра. На фиг. 1 представлена структурная схема оптико-электронного устройства; на фиг. 2-5 показаны графики, поясняющие его работу. Устройство содержит модулятор 1, обеспечивающий модуляцию по заданному закону пучков излучения, направляемых для дальнейшей обработки на приемник излучения, блок 2 приемника излучения, в состав которого может включаться не только фотоприемник, но и предварительный усилитель, соединенные последовательно блок 3 алгебраического сложения переменных аналоговых сигналов, выполняющий функцию смесителя двух аналоговых сигналов, подаваемых на его входы, синхронный фильтр 4, блок 5 синхронного детектора, в состав которого кроме самого синхронного детектора входят усилитель переменного напряжения и фильтр нижних частот (могут также входить и повторители напряжения), и регистратор 6, а также оптически связанный с модулятором формирователь 7 управляющих сигналов и соединенные последовательно источник 8 опорного напряжения и блок 9 электронного модулятора. При этом выходы формирователя 7 управляющих сигналов соединены с управляющими входами синхронного фильтра 4, блока 5 синхронного детектора и блока 9 электронного модулятора, а выходы блока 2 приемника излучения и блока 9 электронного модулятора подключены к входам блока 3 алгебраического сложения переменных аналоговых сигналов. При поочередной модуляции с помощью модулятора 1 пучков опорного и рабочего излучений, подаваемых на фотоприемник, расположенный в блоке 2 приемника излучения, на выходе этого блока появляется электрический сигнал, форма которого (например, при центрированном сигнале) может иметь вид, показанный на фиг. 2. Этот электрический сигнал подается на один из входов блока 3 алгебраического сложения переменных аналоговых сигналов, на вход которого подается переменный электрический сигнал (фиг. 3) с выхода блока 9 электронного модулятора, обеспечивающего с помощью расположенного в нем электронного ключа, управляемого посредством формирователя 7 управляющих сигналов, модуляцию выходного сигнала источника 8 опорного напряжения синхронного с частотой модуляции пучков излучения, подаваемых на фотоприемник. Путем регулировки амплитуды или фазы выходного сигнала блока 9 компенсируется сигнал разбаланса, пропорциональный разности потоков излучения, подаваемого на фотоприемник за полупериоды модуляции. Таким образом, при любой начальной (фоновой) концентрации анализируемого вещества, приводящего к ослаблению одного из потоков излучения (рабочего), подаваемого на фотоприемник, выходной сигнал синхронного фильтра 4, управляемого с частотой модуляции пучков излучения, устанавливается равным нулю, т.е. из его выходного сигнала устраняется переменная составляющая (фиг. 4, поз. 10). Благодаря этому на выходе блока 5, также управляемого с частотой модуляции пучков излучения, уровень регистрируемого сигнала (контролируемого изменения концентрации анализируемого вещества) будет также равен нулю (фиг. 4, поз. 11), и не будет зависеть от коэффициента усиления усилительного тракта этого блока, содержащего входной усилитель переменного напряжения. Если по отношению к фоновому разбалансу потоков излучения, подаваемого на фотоприемник, происходит его изменение (изменится концентрация анализируемого вещества), то на выходе синхронного фильтра возникает переменное напряжение (фиг. 5, поз. 12), амплитуда которого будет пропорциональна этому изменению. Этот переменный электрический сигнал после необходимых усиления, синхронного детектирования и фильтрации в блоке синхронного детектора преобразуется в постоянный (фиг. 5, поз. 13) и измеряется регистратором 6. Из описания работы оптико-электронного устройства видно, что нулевой (начальный) уровень выходного сигнала в отличие от прототипа не зависит от коэффициента передачи усилительного тракта основного усилителя, расположенного в блоке синхронного детектора. Компенсация фонового разбаланса до выполнения операции основного усиления не может привести к насыщению этим сигналом основного усилителя. Таким образом, устройство позволяет повысить точность измерений.
Формула изобретения
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее модулятор, блок приемника излучения, синхронный фильтр, блок синхронного детектора, регистратор, формирователь управляющих сигналов и источник опорного напряжения, при этом выход синхронного фильтра через блок синхронного детектора подключен к регистратору, формирователь управляющих сигналов оптически связан с модулятором, а его первый выход подключен к управляющим входам синхронного фильтра и блока синхронного детектора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены блок электронного модулятора и блок алгебраического сложения переменных аналоговых сигналов, причем второй выход формирователя управляющих сигналов соединен с управляющим входом блока электронного модулятора, выход блока приемника излучения подключен к первому входу блока алгебраического сложения переменных аналоговых сигналов, второй вход которого через блок электронного модулятора связан с выходами источника опорного напряжения, а выход соединен с входом синхронного фильтра.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000
Извещение опубликовано: 10.11.2000
