Универсальный лазерный дозиметр

 

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно - к приборам, предназначенным для измерения энергетических параметров лазерного излучения службами техники безопасности предприятий, использующих лазеры, и органами Госатомнадзора, в качестве рабочего средства измерения, позволяющего проводить дозиметрический контроль на всех ныне существующих промышленных лазерных установках. Сущность изобретения: в устройство, содержащее источник напряжения смещения, фотоприемник, интегрирующую RC-цепь, усилитель напряжения, регистратор и блок памяти, введены блок полуавтоматической компенсации фона, состоящий из источника компенсирующего напряжения, переключателя компенсации фона, интегрирующей RC-цепи, повторителя напряжения, и блок сброса, состоящий из ключа блокировки сброса, двух дифференцирующих RC-цепей, ждущего мультивибратора, первого ключа сброса, дополнительного ключа сброса, разделительного диода, ключа сброса исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом, компаратора, интегрирующей RC-цепи, а в блок памяти введены второй и третий усилители напряжения, дополнительный ключ памяти, вторая интегрирующая RC-цепь, разделительный диод, а в качестве ключа памяти используется ключ памяти исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к приборам, предназначенным для измерения энергетических параметров лазерного излучения службами техники безопасности предприятий, использующих лазеры, и органами Госатомнадзора, в качестве рабочего средства измерения, позволяющего проводить дозиметрический контроль на всех ныне существующих промышленных лазерных установках.

Известен лазерный дозиметр [1] содержащий фотоприемник с источником напряжения смещения, выход которого соединен с интегрирующим конденсатором, ключом сброса, устройством компенсации фона и входом усилителя напряжения, причем выход усилителя напряжения соединен с входом блока памяти, состоящего из компаратора, полевого транзистора, запоминающего конденсатора, повторителя напряжения и регистратора, неинвертирующий вход компаратора соединен со стоком полевого транзистора, затвор которого соединен с выходом компаратора, а исток полевого транзистора соединен с запоминающим конденсатором и входом повторителя напряжения, выход которого соединен с регистратором и инвертирующим входом компаратора.

Указанный лазерный дозиметр измеряет энергетические параметры лазерного излучения, но имеет недостаточный динамический диапазон одного измерения 1: 50 и не обеспечивает необходимую для целей дозиметрии надежность и точность измерений. В указанном дозиметре для обеспечения возможности переключения компаратора в режим "хранения" после заряда запоминающего конденсатора пришлось ввести достаточно резкое снижение потенциала на неинвертирующем входе компаратора с помощью ключа сброса. Сброс напряжения носит совершенно случайный характер, т. к. ключ сброса никак не синхронизирован с моментом окончания интегрирования импульса фототока фотоприемника. При этом преждевременный сброс напряжения может привести к погрешности измерения, превышающей 100% кроме того, при дозиметрических измерениях лазерного излучения с модулированной добротностью возможно поступление короткого лазерного импульса во время действия импульса сброса и полная потеря информации, которую можно истолковать как безопасный результат измерений. Этот прибор может работать лишь при сравнительно небольших частотах повторения импульсов, поскольку максимальная допустимая частота повторения лазерных импульсов должна быть значительно меньше частоты повторения импульсов сброса, чтобы уменьшить вероятность потери информации. Отсутствие синхронизации момента сброса напряжения на интегрирующем конденсаторе с моментом окончания интегрирования импульса фототока и малый динамический диапазон единичного измерения приводят к необходимости выполнения большого числа повторных измерений до 50 в одной точке, что создает значительные трудности при дозиметрическом контроле лазерного излучения. Контроль научно-исследовательских лазерных установок, работающих в режиме несколько "выстрелов" в день, указанным прибором невозможен из-за низкой достоверности результата.

В указанном лазерном дозиметре перед измерениями необходимо провести компенсацию фонового света, которая осуществляется вручную специальным потенциометром при одновременном нажатии и удержании кнопки "сброс". Момент компенсации отмечается по прекращению движения стрелки регистратора при подходе к нулевой отметке и началу движения стрелки от нуля при обратном вращении ручки потенциометра. Выполнение данной операции при наведенном на источник излучения лазерном дозиметре занимает много времени и требует большого опыта, чтобы не сместить наведенный прибор с направления оси визирования, особенно если мал "угол зрения" фотоприемника, например болометрические фотоприемники с германиевыми линзами имеют угол зрения ±3.

Аналогичные схемные решения компенсации фона приведены в [2] Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Простой лазерный дозиметр" [3] содержащий источник напряжения смещения, фотоприемник, интегрирующую RC-цепь, устройство компенсации фона, усилитель напряжения и блок памяти, состоящий из компаратора, ключа памяти, запоминающего конденсатора, повторителя напряжения и регистратора, причем источник напряжения смещения подключен к фотоприемнику, выход которого соединен с устройством компенсации фона, интегрирующей RC-цепью и входом усилителя напряжения, выход которого подключен к блоку памяти, а в нем к неинвертирующему входу компаратора и одновременно к входу ключа памяти, выход которого вместе с запоминающим конденсатором присоединен ко входу повторителя напряжения, выход которого соединен с регистратором и инвертирующим входом компаратора, выход которого соединен с управляющим выводом ключа памяти.

Указанный "Простой лазерный дозиметр" может работать при частоте повторения импульсов излучения лазера, не превышающей 10 Гц, при длительностях импульсов излучения до 5 мс. При дозиметрических измерениях указанным прибором необходимо знать длительность импульса излучения для лазеров, излучающих в режиме свободной генерации, так как при длительностях импульса более 1 мс необходимо введение поправочных коэффициентов. Частота повторения импульсов излучения, при которой можно проводить измерения указанным прибором, не удовлетворяет современным требованиям, предъявляемым к лазерной дозиметрической аппаратуре. Компенсация фона в указанном приборе выполняется вручную потенциометром, при этом в приборе имеется специальный переключатель "компенсация фона". Перед измерениями необходимы многочисленные переключения и тщательные вращения ручки потенциометра с визированием нулю по стрелке регистратора часто в затемненных помещениях.

Для значительного повышения допустимой частоты повторения импульсов излучения лазера, при которой возможно проведение измерений энергетических параметров лазерного излучения, расширения диапазона длительностей импульсов лазерного излучения, при которых возможно проведение измерений энергетических параметров лазерного излучения, без существенного увеличения погрешностей, облегчения и упрощения управления прибором при его эксплуатации, наладке, градуировке и поверке, отказа от использования уникальных и дорогостоящих комплектующих, при массовом выпуске предлагаемого прибора, в "Универсальный лазерный дозиметр", содержащий источник напряжения смещения, фотоприемник, интегрирующую RC-цепь, усилитель напряжения, регистратор и блок питания, состоящий из компаратора, ключа памяти и запоминающего конденсатора, причем источник напряжения смещения подключен к фотоприемнику, выход которого соединен с интегрирующей RC-цепью и со входом усилителя напряжения, выход которого соединен с входом блока памяти, к которому подключены неинвертирующий вход компаратора и одновременно через ключ памяти, запоминающий конденсатор, в указанный "Универсальный лазерный дозиметр" введен блок полуавтоматической компенсации фона, состоящий из источника компенсирующего напряжения, переключателя компенсации фона, четвертой интегрирующей RC-цепи, повторителя напряжения, а также введен блок сброса, состоящий из ключа блокировки сброса, первой дифференцирующей RC-цепи, ждущего мультивибратора, первого ключа сброса, дополнительного ключа сброса, второго разделительного диода, ключа сброса исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом, второго компаратора, третьей RC-цепи, второй дифференцирующей RC-цепи и, кроме того, в блок памяти введены второй усилитель напряжения, третий усилитель напряжения, дополнительный ключ памяти, вторая интегрирующая RC-цепь, первый разделительный диод, а в качестве ключа памяти используется ключ памяти исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом, выход которого при этом и запоминающий конденсатор соединены со входом второго усилителя напряжения, выход которого соединен с регистратором и входом третьего усилителя напряжения, выход которого в свою очередь соединен через последовательно включенный дополнительный ключ памяти с управляющим выводом ключа памяти исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом, кроме этого, выход второго усилителя напряжения соединен через вторую интегрирующую RC-цепь с инвертирующим входом компаратора, выход которого соединен с управляющим выводом дополнительного ключа памяти и одновременно через последовательно включенный первый разделительный диод соединен с управляющим выводом ключа памяти исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом, выход компаратора также соединен с блоком сброса, к которому подключен управляющий вывод ключа блокировки сброса, а также подключен через первую дифференцирующую RC-цепь вход ждущего мультивибратора, выход которого соединен с управляющими выводами первого ключа сброса, дополнительного ключа сброса и через включенный последовательно второй разделительный диод с управляющим выводом ключа сброса исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом, вход последнего соединен с входом усилителя напряжения, к выходу которого присоединен включенный последовательно с дополнительным ключом сброса управляющий вывод ключа сброса исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом, выход которого присоединен к общей заземляющей шине, также к выходу усилителя напряжения соединен неинвертирующий вход второго компаратора, между неинвертирующим и инвертирующим входами которого включена третья RC-цепь и инвертирующий вывод которого через последовательно включенный первый ключ сброса соединен с общей заземляющей шиной, вывод же второго компаратора соединен через последовательно включенный ключ блокировки сброса и вторую дифференцирующую RC-цепь с входом ждущего мультивибратора, далее нужно отметить соединение выхода усилителя напряжения с блоком полуавтоматической компенсации фона, к которому подключен инвертирующий вход источника компенсирующего напряжения, неинвертирующий вход которого присоединен к общей заземляющей шине, а выход которого подключен через последовательно соединенные переключатель компенсации фона, четвертую интегрирующую RC-цепь, повторитель напряжения и интегрирующую RC-цепь к входу усилителя напряжения.

Предложенное устройство неизвестно из уровня техники, следовательно, оно является новым.

Предложенное устройство явным образом не следует из уровня техники, следовательно, оно имеет изобретательский уровень.

Предложенное устройство будет использоваться в промышленности, в частности, при выпуске универсальных лазерных дозиметров, для контроля уровней лазерного излучения лазеров, работающих как в непрерывном режиме, так и в режиме излучения импульсов с высокой частотой повторения, необходимость контроля которых предписывается "Санитарными нормами и правилами устройства к эксплуатации лазеров. М. 1991, следовательно, предложенное устройство является промышленно применимым.

На фиг. 1 представлена блок-схема "Универсального лазерного дозиметра", где: 1. Источник напряжения смещения; 2. Фотоприемник; 3. Интегрирующая RC-цепь; 4. Усилитель напряжения; 5. Блок памяти;
6. Компаратор;
7. Ключ памяти исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом;
8. Запоминающий конденсатор;
9. Второй усилитель напряжения;
10. Регистратор;
11. Третий усилитель напряжения;
12. Дополнительный ключ памяти;
13. Вторая интегрирующая RC-цепь;
14. Первый разделительный диод;
15. Блок сброса;
16. Ключ блокировки сброса;
17. Первая дифференцирующая RC-цепь;
18. Ждущий мультивибратор;
19. Первый ключ сброса;
20. Дополнительный ключ сброса;
21. Второй разделительный диод;
22. Ключ сброса исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом;
23. Второй компаратор;
24. Третья интегрирующая RC-цепь;
25. Вторая дифференцирующая RC-цепь;
26. Блок полуавтоматической компенсации фона;
27. Источник компенсирующего напряжения;
28. Переключатель компенсации фона;
29. Четвертая интегрирующая RC-цепь;
30. Повторитель напряжения.

Предлагаемый "Универсальный лазерный дозиметр", содержащий источник напряжения смещения 1, фотоприемник 2, интегрирующую RC-цепь 3, усилитель напряжения 4, регистратор 10 и блок памяти 5, состоящий из компаратора 6, ключа памяти 7 и запоминающего конденсатора 8, причем источник напряжения смещения 1 подключен к фотоприемнику 2, выход которого соединен с интегрирующей RC-цепью 3 и со входом усилителя напряжения 4, выход которого соединен с входом блока памяти 5, к которому подключены неинвертирующий вход компаратора 6 и одновременно через ключ памяти 7 запоминающий конденсатор 8, отличающийся тем, что в "Универсальный лазерный дозиметр" введен блок полуавтоматической компенсации фона 26, состоящий из источника компенсирующего напряжения 27, переключателя компенсации фона, четвертой интегрирующей RC-цепи 29, повторителя напряжения 30, а также введен блок сброса 15, состоящий из ключа блокировки сброса 16, первой дифференцирующей RC-цепи 17, ждущего мультивибратора 18, первого ключа сброса 19, дополнительного ключа сброса 20, второго разделительного диода 21, ключа сброса исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом 22, второго компаратора 23, третьей RC-цепи 24, второй дифференцирующей RC-цепи 25 и, кроме этого, в блок памяти 5 введены второй усилитель напряжения 9, третий усилитель напряжения 11, дополнительный ключ памяти 12, вторая интегрирующая RC-цепь 13, первый разделительный диод 14, а в качестве ключа памяти 7 используется ключ памяти исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом 7, выход которого при этом и запоминающий конденсатор 8 соединены со входом второго усилителя напряжения 9, выход которого соединен с регистратором 10 и входом третьего усилителя напряжения 11, выход которого в свою очередь соединен через последовательно включенный дополнительный ключ памяти 12 с управляющим выводом ключа памяти исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом 7, кроме этого, выход второго усилителя напряжения 9 соединен через вторую интегрирующую RC-цепь 13 с инвертирующим входом компаратора 6, выход которого соединен с управляющим выводом дополнительного ключа памяти 12 и одновременно через последовательно включенный первый разделительный диод 14 соединен с управляющим выводом ключа памяти исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом 7, выход компаратора 6 также соединен с блоком сброса 15, к которому подключен управляющий вывод ключа блокировки сброса 16, а также подключен через первую дифференцирующую RC-цепь 17 вход ждущего мультивибратора 18, выход которого соединен с управляющими выводами первого ключа сброса 19, дополнительного ключа сброса 20 и через включенный последовательно второй разделительный диод 21 с управляющим выводом ключа сброса исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом 22, вход последнего соединен с входом усилителя напряжения 4, к выходу которого присоединен включенный последовательно с дополнительным ключом сброса 20 управляющий вывод ключа сброса исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом 22, выход которого присоединен к общей заземляющей шине, также к выходу усилителя напряжения 4 соединен неинвертирующий вход второго компаратора 23, между неинвертирующим и инвертирующим входами которого включена третья RC-цепь 24 и инвертирующий вывод которого через последовательно включенный первый ключ сброс 19 соединен с общей заземляющей шиной, вывод же второго компаратора 23 соединен через последовательно включенный ключ блокировки сброса 16 и вторую дифференцирующую RC-цепь 25 с входом ждущего мультивибратора 18, далее нужно отметить соединение выхода усилителя напряжения 4 с блоком полуавтоматической компенсации фона 26, к которому подключен инвертирующий вход источника компенсирующего напряжения 27, неинвертирующий вход которого присоединен к общей заземляющей шине, а выход подключен через последовательно соединенные переключатель компенсации фона, четвертую интегрирующую RC-цепь 29, повторитель напряжения 30 и интегрирующую RC-цепь 3 к входу усилителя напряжения 4.

Предложенное устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии: ключ памяти на полевом транзисторе с p-n переходом 7 разомкнут, дополнительный ключ памяти 13 разомкнут, первый ключ сброса 20 разомкнут, ключ сброса на полевом транзисторе с p-n переходом 22 разомкнут, ключ блокировки сброса 16 разомкнут. Такие состояния ключей устанавливаются выходными напряжениями компаратора 6 и ждущего мультивибратора 18, поданными на управляющие выводы соответствующих ключей. Необходимых состояний компаратора 6 и ждущего мультивибратора 18 достигают балансировкой и способом включения в работу.

В исходном состоянии запоминающий конденсатор 8 разряжен нефиксируемой кнопкой "очистка памяти" (на блок-схеме не показана), спаренной с нормально-разомкнутым переключателем компенсации фона 28. Нажатие этой кнопки и соответственно включение переключателя компенсации фона 28 производится перед каждым дозиметрическим измерением, при этом во время ее нажатого состояния происходит очистка памяти и одновременно компенсация фонового света.

Блок полуавтоматической компенсации фона работает следующим образом. Фоновый свет преобразуется фотоприемником 2 в постоянное напряжение, которое после усиления усилителем напряжения 4 поступает на инвертирующий вход источника компенсирующего напряжения 27 и на его выходе появляется полное выходное напряжение, имеющее полярность, противоположную напряжению от фонового света. Через включенный переключатель компенсации фона 28 компенсирующее напряжение поступает через четвертую интегрирующую RC-цепь 29 на вход повторителя напряжения 30, с выхода которого поступает через интегрирующую RC-цепь 3 на выход фотоприемника 2, где и компенсирует фоновое напряжение, при этом возникает колебательный процесс. Постоянная времени заряда четвертой интегрирующей RC-цепи 29 выбрана такой, чтобы во время включенного состояния переключателя компенсации фона 28 происходило 10-15 колебаний за 1 сек с амплитудой на выходе фотоприемника 2±40 мкВ. Постоянная времени разряда четвертой интегрирующей RC-цепи 29 определяется величиной конденсатора и током утечки повторителя напряжения 30 и устанавливается такой, чтобы при выключенном состоянии переключателя компенсации фона 28 напряжение компенсации изменялось не более чем на 0,25% в мин.

Блок памяти 5 работает следующим образом. Световой импульс излучения лазера поступает на фотоприемник 2, и на его выходе возникает импульс фототока, который собирается на конденсаторе интегрирующей RC-цепи 3, а далее поступает на вход усилителя напряжения 4 и после усиления поступает в блок памяти 5, а в нем на неинвертирующий вход компаратора 6, который переключается и открывает ключ памяти на полевом транзисторе с p-n переходом 7 и дополнительный ключ памяти 13. Через открытый ключ памяти на полевом транзисторе с p-n переходом 7 напряжение с выхода усилителя напряжений 4 заряжает запоминающий конденсатор 8 и поступает на вход второго усилителя 9 и далее на вход третьего усилителя напряжения 11, с выхода которого через открытый дополнительный ключ памяти 13 усиленное напряжение поступает на управляющий вывод (затвор) ключа памяти на полевом транзисторе с p-n переходом 7 и вызывает появление прямого тока затвора, при этом сопротивление канала сток-исток открытого ключа 7 значительно уменьшается и соответственно уменьшается время заряда запоминающего конденсатора 8. Данное явление невозможно в полевых транзисторах с изолированным затвором и существует только в полевых транзисторах с p-n переходом, где затвор образует с каналом сток-исток диодную систему, и, если затвор получит положительное смещение относительно канала, возникает диодная проводимость с прямым током затвора и малым сопротивлением канала, поэтому в заявке постоянно подчеркивается, что ключ памяти 7 и ключ сброса 22 должны быть выполнены исключительно на полевых транзисторах с p-n переходом, хотя это постоянное подчеркивание и загромождает описание заявки и формулу изобретения.

Дальнейшая работа блока памяти состоит в том, чтобы сохранить напряжение на запоминающем конденсаторе 8. Для этого необходимо закрыть ключ памяти на полевом транзисторе с p-n переходом 7. Происходит это следующим образом.

С выходом второго усилителя напряжения 9 напряжение через вторую интегрирующую RC-цепь 12 поступает на инвертирующий вход компаратора 6, где сравнивается с напряжением на его неинвертирующем входе, когда эти напряжения станут равны, компаратор 6 вернется в исходное состояние и закроет ключ памяти на полевом транзисторе с p-n переходом 7, а также дополнительный ключ памяти 13 и откроет ключ блокировки сброса 16 в блоке сброса 15. Назначение второго усилителя напряжения 9 ограничить амплитуду напряжения на запоминающем конденсаторе 8 и тем самым сократить время его заряда. Компаратор 6 не может переключиться в режим хранения без абсолютного равенства напряжений на его входах. На "ожидание" равенства требуется до 10-12 постоянных времени заряда запоминающего конденсатора 8, тогда как напряжение на нем поднимается всего на несколько процентов. Второй усилитель напряжения 9 с малым коэффициентом усиления до 1,02 позволяет компаратору 6 переключиться в режим "хранения", не дожидаясь окончания "хвоста" заряда запоминающего конденсатора 8. Время заряда запоминающего конденсатора 8 до максимальной амплитуды не превышает 1 мкс. Назначение второй интегрирующей RC-цепи 12 удержать запомненное на неинвертирующем входе компаратора 6 напряжение до появления равенства с напряжением на его неинвертирующем входе и даже создать разность напряжений обратного знака на его входах за счет спада напряжения на входе усилителя напряжения 4 после окончания интегрирования входного импульса фототока фотоприемника 2 на интегрирующей RC-цепи 3. Без второй интегрирующей RC-цепи 3 не удается сохранить разницу напряжений на входах компаратора 6 даже на самое короткое время, чтобы компаратор 6 переключился в режим "хранения". Отсутствие такой RC-цепи в "Лазерном дозиметре" [1] ограничило его динамический диапазон величиной 1:50 (большие амплитуды не запоминались) и потребовало принудительного, случайного, несинхронизированного сброса напряжения с конденсатора интегрирующей RC-цепи и соответственно с неинвертирующего входа компаратора.

Назначение первого разделительного диода 14 не допустить попадание полного, выходного, открывающего напряжения с выхода компаратора 6 на управляющий вывод ключа памяти на полевом транзисторе с p-n переходом 7.

Блок сброса 15 предназначен для увеличения быстродействия прибора. Введение этого блока позволило увеличить постоянную времени интегрирующей RC-цепи 3 и тем самым расширить диапазон длительностей, измеряемых прибором импульсов лазерного излучения без увеличения погрешности при интегрировании импульсов большей длительности. В то же время блок сброса 15 позволил в нужный момент снять напряжение с конденсатора интегрирующей RC-цепи 3 тогда, когда произошло его запоминание в блоке памяти 5 и "хвост" саморазряда, как в прототипе, уже не нужен, и тем самым значительно уменьшить время готовности интегрирующей RС-цепи 3 к приходу следующего лазерного импульса.

Блок сброса 15 работает следующим образом.

Возврат компаратора 6 в исходное состояние сопровождается появлением заднего фронта импульса на его выходе, который выделяется первой дифференцирующей RC-цепью 17 и поступает на вход ждущего мультивибратора 18. На его выходе вырабатывается импульс напряжения, который открывает ключ сброса 20 и первый ключ сброса 19. Конденсатор интегрирующей RC-цепи 3 начинает разряжаться через открытый ключ 22 и одновременно выходное напряжение усилителя напряжения 4 поступает через открытый дополнительный ключ сброса 20 на управляющий вывод (затвор) ключа сброса на полевом транзисторе с p-n переходом 22, а так как это напряжение всегда больше напряжения на входе ключа 22 (стоке), то возникает прямой ток затвора и значительное падение сопротивления канала ключа сброса на полевом транзисторе с p-n переходом 22 и соответственно быстрый разряд конденсатора интегрирующей RC-цепи 3. Второй разделительный диод препятствует проникновению открывающего напряжения ждущего мультивибратора 18 на затвор ключа 22. Время разряда конденсатора третьей интегрирующей RC-цепи через первый ключ сброса 19 не превосходит времени разряда конденсатора интегрирующей RC-цепи 3 ввиду его малой величины. Длительность импульса ждущего мультивибратора 18 устанавливается достаточной для полного разряда при максимальной амплитуде напряжения конденсаторов интегрирующих RC-цепей 3, 24 и составляет 1 мкс. После возврата ждущего мультивибратора в исходное состояние и закрывание ключей 22, 20, 19 прибор готов к приему следующего импульса лазерного излучения. Следующий импульс излучения сравнивается по амплитуде с заполненным в блоке памяти 5, и если окажется таким же или меньше, то в этом случае компаратор 6 не переключится и не закроет ключ блокировки сброса 16, тогда действует выходное напряжение второго компаратора 23. Второй компаратор 23 срабатывает от каждого импульса, приходящего с выхода усилителя напряжения 4. Время пребывания второго компаратора 23 в переключенном состоянии определяется постоянной времени третьей интегрирующей RC-цепи 24, которая выбирается равной постоянной времени зарядной цепи запоминающего конденсатора 8 или несколько меньше. Ключ блокировки сброса 16 предотвращает преждевременный сброс напряжения, если не окончено запоминание в блоке памяти 5.

Далее, при возврате второго компаратора 25 в исходное состояние он задним фронтом выходного импульса, выделенным второй дифференцирующей RC-цепью 25, через открытый ключ блокировки сброса 16 запускает ждущий мультивибратор 18 для разряда конденсаторов интегрирующих RC-цепи 3, 24 и так далее.

При измерении непрерывного лазерного излучения никаких переключателей в приборе делать не требуется. Прибор измеряет мощность непрерывного излучения с периодичностью, равной нескольким постоянным времени разрядной цепи интегрирующей RC-цепи 3. Цена деления шкалы регистратора прибора при измерениях импульсного или непрерывного лазерных излучений устанавливается при градуировке или госповерке.

В примере конкретного выполнения "Универсальный лазерный дозиметр" выполнен на основе: фотоприемник 2 фотодиод ФД23-К, усилитель напряжения 4 - операционный усилитель К544УД2А, компаратор 6 операционный усилитель К544УД2А, ключ памяти на полевом транзисторе с p-n переходом 7 половина сдвоенного полевого транзистора КПС104А, запоминающий конденсатор 8 - конденсатор К73-11, второй усилитель напряжения 9 операционный усилитель К544УД2А, отобранный с током утечки ≈4 пА, регистратор 10 - милливольтметр постоянного тока стрелочный или цифровой, третий усилитель напряжения 11 операционный усилитель К544УД2А, дополнительный ключ памяти 13 вторая половина сдвоенного полевого транзистора КПС104А, ключ блокировки сброса 16-полевой транзистор с p-каналом КП103Л, ждущий мультивибратор 18 - операционный усилитель К544УД2А, первый ключ сброса 19 полевой транзистор КП302В, дополнительный ключ сброса 20 половина сдвоенного полевого транзистора КПС104А, ключ сброса исключительно на полевом транзисторе с p-n переходом 22 вторая половина сдвоенного полевого транзистора КПС104А, второй компаратор 23 операционный усилитель К140УД25А, переключатель компенсации фона 28 нефиксируемый сдвоенный переключатель, конденсатор четвертой интегрирующей RC-цепи 29 конденсатор К73-11, повторитель напряжения 30 - отобранный операционный усилитель 544УД1А с током утечки ≈4 пА.

Формула изобретения

Универсальный лазерный дозиметр, содержащий источник напряжения смещения, фотоприемник, интегрирующую RC-цепь, усилитель напряжения, регистратор и блок памяти, состоящий из компаратора, ключа памяти и запоминающего конденсатора, причем источник напряжения смещения подключен к фотоприемнику, выход которого соединен с интегрирующей RC-цепью и входом усилителя напряжения, выход которого соединен с входом блока памяти, к которому подключены неинвертирующий вход компаратора и одновременно через ключ памяти запоминающий конденсатор, отличающийся тем, что в него введены блок полуавтоматической компенсации фона, состоящий из источника компенсирующего напряжения, переключателя компенсации фона, четвертой интегрирующей RС-цепи, повторителя напряжения, и блок сброса, состоящий из ключа блокировки сброса, первой дифференцирующей RC-цепи, ждущего мультивибратора, первого ключа сброса, дополнительного ключа сброса, второго разделительного диода, ключа сброса исключительно на полевом транзисторе с p - n-переходом, второго компаратора, третьей RC-цепи, второй дифференцирующей RC-цепи и кроме этого в блок памяти введены второй и третий усилители напряжения, дополнительный ключ памяти, вторая интегрирующая RC-цепь, первый разделительный диод, а в качестве ключа памяти используется ключ памяти исключительно на полевом транзисторе с p n-переходом, выход которого при этом и запоминающий конденсатор соединены с входом второго усилителя напряжения, выход которого соединен с регистратором и входом третьего усилителя напряжения, выход которого соединен через последовательно включенный дополнительный ключ памяти с управляющим выводом ключа памяти исключительно на полевом транзисторе с p n-переходом, кроме этого, выход второго усилители напряжения соединен через вторую интегрирующую RС-цепь c инвертирующим входом компаратора, выход которого соединен с управляющим выводом дополнительного ключа памяти и одновременно через последовательно включенный первый разделительный диод соединен с управляющим выводом ключа памяти исключительно на полевом транзисторе c p n-переходом, выход компаратора соединен с входом блока сброса, к которому подключен управляющий вывод ключа блокировки сброса, а также подключен через первую дифференцирующую RC-цепь вход ждущего мультивибратора, выход которого соединен с управляющими выводами первого ключа сброса, дополнительного ключа сброса и через включенный последовательно второй разделительный диод с управляющим выводом ключа сброса исключительно на полевом транзисторе с p n-переходом, вход последнего соединен с входом усилителя напряжения, к выходу которого присоединен включенный последовательно с дополнительным ключом сброса управляющий вывод ключа сброса исключительно на полевом транзисторе с p -n- переходом, выход которого присоединен к общей заземляющей шине, также к выходу усилителя напряжения подсоединен неинвертирующий вход второго компаратора, между неинвертирующим и инвертирующим входами которого включена третья RС-цепь и инвертирующий вывод которого через последовательно включенный первый ключ сброса соединен с общей заземляющей шиной, вывод второго компаратора соединен через последовательно включенный ключ блокировки сброса и вторую дифференцирующую RC-цепь с входом ждущего мультивибратора, выход усилителя напряжения соединен с инвертирующим входом источника компенсирующего напряжениям блока полуавтоматической компенсации фона, неинвертирующий вход которого присоединен к общей заземляющей шине, а выход подключен через последовательно соединенные переключатель компенсации фона, четвертую интегрирующую RС-цепь, повторитель напряжения и интегрирующую RC-цепь к входу усилителя напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1