Фотометр

 

Сущность изобретения: фотометр, содержит фотопреобразователь с частотным выходом, прямой счетчик, первый элемент И, таймер, первый и второй формирователи импульсов, регистр, дешифратор, цифровой индикатор. Фотопреобразователь содержит БИСПИН-прибор, резистор, коммутатор . Введены триггер и второй элемент И. Фотопреобразователь дополнительно содержит фотоприемник, конденсатор и формирователь импульсов. 1 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 J 1/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813585/25 (22) 16.04,90 (46) 30.03.93, Бюл. ¹ 12 (71) Винницкий политехнический институт (72) B.Г,Красиленко, О.К.Колесницкий, Н,Н.Михальниченко и О.Д.Кнаб (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1404839, кл. G 01 J 1/44, 1988.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1661586, кл. G 01 J 1/44, 1991. (54) ФОТОМЕТР

Изобретение относится к оптоэлектронной и измерительной технике и может использоваться для фотометрирования излучений из любой области оптического диапазона, имеющих широкий динамический диапазон по мощности.

Цель изобретения — расширение области и рименения.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Устройство содержит фотопреобразователь 1 освещенность-частота, имеющий оптический вход 2 и электрический выход 3, прямой счетчик 4, элемент И 5 таймер б, первый 7 и второй 8 формирователи импульсов. регистр 9, дешифратор 10, цифровой индикатор 11, триггер 12, вторую схему И.

13, фотопреобразоватгль 1 содержит фотоприемник 14, биспин-прибор 15, коммутатор 16, резистор 17 нагрузки, формирователь 18 импульсов, конденсатор

19, причем оптический вход 2 фотопреобразователя является оптическим входом уст„,3U, „1805301 А1 (57) Сущность изобретения: фотометр, содержит фотопреобразователь с частотным выходом, прямой счетчик, первый элемент

И, таймер, первый и второй формирователи импульсов, регистр, дешифратор, цифровой индикатор, Фотопреобразователь содержит БИСПИН-прибор, резистор, коммутатор; Введены триггер и второй элемент И, Фотопреобразователь дополнительно содержит фотоприемник, конденсатор и форми ровател ь импул ьсов. 1 ил. ройства и оптически связан с апертурой фотоприемника 14, первый электрод которого вместе с первым выводом резистора 17 нагрузки соединен с шиной 20 питания, второй электрод фотоприемника 14 соединен с выводом 21 подложки биспин-прибора 15, с первым электродом конденсатора 19 и с входом 22 коммутатора 16, выход 23 которого подключен к общей шине 24, с которой также соединены второй электрод конденсатора 19 и запирающий контакт 25 биспинприбора 15; омический контакт 26 которого соединен с вторым электродом резистора

17 нагрузки и с входом формирователя 18 импульсов, выход которого соединен с управляющим электродом 27 коммутатора 16 и является электрическим выходом 3 фотопреобразователя 1 освещенностьчастота. который соединен с первым входом схемы И 5, второй вход которой соединен с выходом таймера 6 и входами первого 7 и второго 8 формирователей импульсов. Выход схемы И 5 соединен со счет1805301. ным входом 28 счетчика 4, вход 29 параллельной загрузки которого соединен с выходом первого 7 формирователя импульсов и с входом установки 30 в единицу триггера

12, на параллельных входах 31 счетчика 4 выставлен начальный код. Выходы счетчика

4 соединены с параллельными входами регистра 9, выход 32 переноса счетчика 4 соединен с входом установки 33 в нуль триггера

12, выход которого соединен с первым входом второго элемента 13 И., второй вход которото соединен с выходом второго формирователя 8 импульсов и входом 34 параллельной загрузки регистра 9, параллельные выходы которого соединены с входами дешифратора 10, выходы которого соединены с входами цифрового индикатора 11, выход второй схемы И соединен с входом 35 сброса в нуль регистра 9.

Устройство работает следующим образом, г

При отсутствии входного излучения на входе 2 устройства темновой ток фотоприемника 14 не приводит к заряду конденсатора 19, т.к; компенсируется токами утечки перехода подложка 21 — запирающий контакт 25 биспин-прибора l5 и токами утечки разомкнутого коммутатора 16. При этом биспин-прибор 15 находится в закрытом состоянии, поэтому на входе формирователя

18 импульсов, который выполняет функцию инвертора-усилителя, высокий потенциал, а на его выходе — низкий потенциал, который держит коммутатор 16 в разомкнутом состоянии и присутствует на выходе 3 фотоп реобразователя t освещенность-частота, При этом на счетном входе 28 счетчика 4 отсутствуют импульсы. По переднему фронту единичного интервала времени длительностью Т с выхода таймера 6 первым формирователем 7 сформируется короткий импульс записи начального кода с входов 31 счетчика 4, Этот же импульс установит триггер 12 в единичное состояние. Поскольку на входе 2 отсутствует излучение, за время Т в счетчик 4 не поступит ни одного импульса, поэтому по окончании интервала Т с выхода таймера 6 второй формирователь 8 сформирует короткий импульс, который через вторую схему И l3 (т.к. на выходе триггера 12 единица) поступит на вход 35 сброса регистра 9 и обнулит его, что приведет к отображению в следующем цикле (цикле индикации) нулевого значения на цифровом индикаторе l 1, При воздействии на вход 2 излучения, сопротивление фотоприемника 14 уменьшается, от шины 20 питания через фотоприемник 14 течет ток заряда конденсатора 19 и собственной емкости перехода подложка10

ЗО запирающий контакт биспин-прибора 15

При достижении потенциала на конденсаторе 19 значения потенциала омического контакта 26, биспин-прибор 15 переходит в проводящее состояние, при этом потенциал омического контакта 26 уменьшается почти до нуля, т.е. на омическом контакте 26 биспин-прибора 15 сформируется импульс.нулевого потенциала который соответствует импульсу высокого потенциала на выходе формирователя 18 импульсов, который (импульс) замыкает вход 22 коммутатора 16 с

его выходом 23, ускоряя разряд конденсатора 19 и емкости биспин-прибора 15. Обратная связь, организованная формирователем

18 и коммутатором 16 позволяет укоротить задний фронт генерируемых импульсов. После разряда конденсатора 19 биспин-прибор возвращается в закрытое состояние, коммутатор 16 размыкается и описанный процесс повторяется, Частота импульсов f на выходе 3 фотопреобразователя 1 прямо пропорциональна мощности W входного излучения, т,к, f=k W+Ь, (1) где k и Ь вЂ” коэффициенты. Так как частота f — это не что иное как число N импульсов за I с, то выражение (1) перепишется

И=k W+Ь. (2)

Чтобы получить значение WЧ из (2), запишем

W= — ——

N Ь

k k (3) 5 N/k — это не что иное как число импульсов за k-тую часть секунды. Аппаратная реализация вычисления (3) выполнена на основе . счетчика 4, в который перед началом цикла измерения с входом 31 заносится дополни40 тельный код числа (-в/к), другими словами величина (I/ -в/к), где Ч вЂ” емкость счетчика

4. А затем в течение цикла измерения длительностью Т = 1/k с, вырабатываемой таймером 6, импульсы с выхода 3 фотопре45 образователя 1 поступают в счетчик 4 через схему И 5. В результате в счетчике 4 получаем код числа, пропорционального W, При подсчете импульсов с выхода 3 фотопреобразователя 1 счетчиком 4, íà его выходе 32

50 переноса формируется импульс, который установит триггер 12 в нуль.

По окончании интервала Т второй формирователь 8 сформирует импульс, который не пройдет на вход 35 сброса регистра 9 (т.к, 55 триггер 12 в нуле), но воздействует на вход

34 параллельной загрузки регистра 9, что приводит к перезаписи кода из счетчика 4 в регистр 9, который затем дешифруется дешифратором 10 в сигналы управления цифровым индикатором l 1. По переднему

1805301 фронту следующего импульса таймера 6 всчетчике 6 опят установится дополнительныйй код числа (-в/к), а триггер 12 установится в единицу и процесс измерения повторится. Значение энергии входного из- 5 лучения, измеренное в текущем периоде, отображается в течение последующего периода работы таймера 6.

Коэффициенты k u b в формуле (1) опре-. деляются экспериментальным путем из по- 10 строенной ватт-частотной характеристики фотопреобразователя 1.

Для надежной работы фотопреобразователя 1 необходимо, чтобы потенциал, накапливаемый на конденсаторе 19 несколько 15 (на 0,1 — 0,2 В) превышал потенциал омического контакта 26 биспин-прибора 15, Для этого можно первый электрод фотоприемника 14 подключить к источнику питания с напряжением несколько выше, чем напря- 20 жение питания, подаваемое на резистор 17 . нагрузки.

При использовании в качестве фотоприемника 14 фотодиода фотопреобразователь

1 надежно работает при подаче на первые 25 электроды резистора 17 и фотоприемника

14 одинаковых напряжений питания. ,, Изменяя емкость конденсатора 19, можно смещать диапазон выходных частот фотопреобразователя 1 освещенность-час- 30 тота.

Формула изобретения

Фотометр, содержащий фотопреобразователь освещенность — частота, прямой 35 счетчик, первый элемент И, таймер, первый и второй формирователи импульсов, регистр, дешифратор, цйфровой индикатор, выход фотопреобразователя соединен с первым входом схемы И, выход которой со- 40 единен со счетным входом счетчика, второй вход схемы И соединен с выходом таймера и входами первого и второго формирователей импульсов. вйход первого формирователя импульсов соединен с входом параллельной загрузки счетчика с начальным кодом на параллельных входах, а выходы счетчика соединены с параллельными входами регистра, вход параллельной загрузки которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, выходы регистра соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с входами цифрового индикатора, при этом фотопреобразователь содержит биспин-прибор. резистор нагрузки, коммутатор, причем подложка биспинприбора соединена с входом коммутатора, выход которого соединен с общей шиной, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения, в него дополнительно введены триггер и второй элемент И, причем выход переноса счетчика соединен с входом установки в "0" триггера, вход установки в "1" которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, а прямой выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, выход второй схемы И соединен с входом сброса в "0" регистра, а фотопреобразователь дополнительно содержит фотоприемник, конденсатор и формирователь импульсов, причем первый вывод фотоприемника соединен с шиной питания, а второй вывод — с выводом подложки биспин-прибора, входом коммутатора и первым выводом конденсатора, омический контакт биспин-прибора соединен с входом формирователя импульсов и через резистор нагрузки с шиной питания, запирающий контакт биспин-прибора и второй вывод конденсатора — с общей шиной, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом коммутатора и является электрическим выходом фотопреобразователя, а оптическая апертура фотоприемника является оптическим входом фотопреобразователя.

1805301 (Составитель О. Колесницкий

Редактор Л. Народная 1ехред M. Моргентал Корректор М. Шароши

Заказ 934 Тираж Подписное

ВНИИПИ (осударственнога комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

) (3035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственло издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101