Фазометрический фотометр
С А 1 ГИ Н (11) 4.:25О
ОПЙ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Со1оз Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 24.05.71 (21) 1662412f26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет
Опуб IIII Дата опуоликования описания 23.09.74 (51) М. Кл. G ОЦ 1/46 Государствеина1й комитет. Совета Министров СССР. по делам изобретений и открытий (53) УДК 535.241 6 (088.8) (72) Авторы изобретения Ю. Я. Медведев, Ю. М. Колпаков и В. В. Пухонин (71) Заявитель (54) ФАЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ФОТОМЕТР Известны фотометры фазометрические однолучсвые для выделения из излучения источника поглощаемой и сравнительной частей спектра, содержащий источник излучения, ollтическую систему, генератор опорного сигнала, обтюратор, усилитель, измерительную кювету, инерционный приемник излучения и ограничитель опорного сигнала. Световой поток источника излучения проходит через два фильтра, обтюратор, измерительную кювету, после чего попадает на фотоприемник. На оси обтюратора, вращаемого электродвигателем, установлен ротор магнитного генератора. Генератор создает опорный сигнал, синфазный с частотой вращения обтюратора. Один из светофильтров выделяет поглощаемую измеряемым веществом часть спектра, другой — сравнительную часть спектра, которая этим веществом не поглощается. Оба измерительных сигнала с фотоэлемента и опорного генератора поступают на электронную фазометрическую схему. Сигнал с опорного генератора поступает на фазовый детектор через два усилительных каскада, ограничитель амплитуды и выходной усилительный каскад. В канале суммарного измерительного сигнала имеются два усилительных каскада, выходной каскад и специальная схема АРУ, следящая за амплитудой сигнала, для исключения нелинейных искажений. Опорный и суммарный сигналы поступают на фазочувствптсльньш детектор. На выходе схемы подкл1очсн регистрирующий прибор. Однако известное устройство имеет невысокую точность измерения прп использовании инерционных приемников излучения. Например, для работы в ИК-области спектра выше 5 мк в качестве приемников Н3лучсння обычно используют l срмоэлемепты, фотосопротнвления, боломстры, либо опгпко10 акустические приемники излучения. Постоянная времени этих приемников имеет зпачсlIIIII от нескольких 1)1ил.1исскупд до веско,71зкнх дс. CP. КОВ МН;1 7IICCI<) IIД. Применение для модуляции светового 1готока B фотометрах механических модуляторов (обтюраторов) определяет частоту модуляции в интервале от нескольких герц до нескольких сот герц. Фотомстрами измеряют па 20 фиксированной частоте. При применении мсха11ических обтюраторов всегда имеет место некоторое изменение частоты модуляции светового потока из-за измепсния частоты питания синхронного двигате25 .1я <)бт1оратора (50 гц 2%). При таких вариациях частоты с пспользоьапием инерционного приемника излучения, как показывает теория и практика фазомстричсских измерений, возникает погрешность из80 мсрспия, достигающая нескольких десятков процентов относительных or диапазона измерения. Цель изобретения — повысить точность фазометрических фотометров. Для этого усилитель опорного сигнала соединен с ограничителем опорного сигнала через четырехполюсник, выполненный в виде двухзвенного RC-фильтра. На чертеже изображен предлагаемый фотометр. Световой поток, испускаемый излучателем 1 прерывает обтюратор 2. При помощи фильтров 3 и 4 выделяются два световых потока разного спектрального состава. Один световой поток является эталонным, не изменяющимся при наличии в кювете 5 анализируемого вещества. Другой световой поток (рабочий) изменяется при изменении концентрации анализируемого вещества в измерительной кювете. Эталонный и рабочий световые потоки модулируются с одной и той же частотой, но со сдвигом по фазе цилиндрическим модулятором. Суммарный световой поток воспринимается приемником излучения 6, например болометром с фоконом, откуда сигнал поступает на усилитель 7 и фазовый детектор 8. Опорный сигнал вырабатывается магнитным генератором 9, кинематически связанным с двигателем 10 обтюратора. Снимаемый с синхронного генератора сигнал подается на усилитель 11, двухзвенный RC-фильтр, ограничитель 12 амплитуды, а затем на фазовый детектор. С фазового детектора измеряемый сигнал поступает на вторичный прибор 13. При постоянной времени т приемника излучения фаза напряжения, снимаемого с приемника излучения, сдвинута относительно фазы светового потока на угол а, = arCtg а, где оо — круговая частота. При изменении частоты модуляции светового потока изменяется сдвиг фазы электрического сигнала, снимаемого с приемника излучения, на величину 425059 4 при изменении частоты модуляции на 2о/о, равная 0,0035.138 Да, = =0,008 рад. 1 -+- (0,0035 2 3,14 22) При чувствительности прибора, равной 60 мка/град, при всей шкале прибора в 100 мка погрешность измерения составит 0 27о/о отн. Эта погрешность измерения может быть устранена, если разность фаз суммарного и опорного сигналов не изменяется с изменением частоты модуляции. Последнее может 15 быть достигнуто при использовании инерционных приемников излучения, если в канал опорного сигнала будет введено инерционное звено. В изображенном на чертеже фотометре 20 опорный сигнал после прохождения через усилитель 11 поступает на двухзвенный RC-фильтр, а затем на ограничитель 12 амплитуды. Фаза сигнала, снимаемого с фильтра на or25 раничитель амплитуды, отличается от фазы сигнала, подаваемого на RC-фильтр (при RI = Rz = R; C> = С = С); на величину 1 — ul CR2 С 30 " = arctg 3R При изменении частоты опорного сигнала на величину Дю, поскольку генератор опорного сигнала синфазно работает с двигателем обтюратора, возникает сдвиг по фазе 3R +- СУ Да г 9 + ВСЯ Выбирая значения С и Я, можно добиться того, чтобы An> — — Anq в заданном интервале изменения частоты. При эгом условии погрешность измерения фотометра от изменения частоты модуляции светового потока устраняется. Да,= Да= да —.Ь<о дю 1 т (-.ю) Изменение фазы суммарного сигнала за счет изменения частоты модуляции приведет к возникновению абсолютной погрешности измерения, равной Ап . Например, при работе с болометром БКМ-5 в качестве приемника излучения (постоянная времени т=0,0036 сек болометра) при частоте модуляции f=22 гц возникает абсолютная погрешность измерения Предмет изобретения Фазометрический фотометр, содержащий источник излучения, оптическую систему, об50 тюратор, генератор опорного сигнала, усилитель и ограничитель опорного сигнала, измерительную кювету и инерционный приемник излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, между 55 усилителем и ограничителем опорного сигнала включен четырехполюсник, выполненный в виде двухзвенного RC-фильтра. 425059 с, я, Составитель В. Зверев Техред Т, Курилко Корректор О. Усова Редактор О. Кунина Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2473/13 Изд. № 726 Тираж 760 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4i5
