Двухлучевой фотометр

 

О Г1 И С Д Н И Е 769355

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.10.78 (21) 2689629/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80.

М Клз б 0111/44

Государствеиный комитот

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 543 422 535 .242.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Харакозов, В. А. Свинтенок и А. Р. Басыров

Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А. H. Туполева (71) Заявитель (54) ДВУХЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в измерениях, требующих высокую точность определения рассеивающих, отражающих и поглощающих свойств различных объектов, в частности, в двухлучевых фотометрах и спектрофотометрах.

Известен двухлучевой фотометр, содержащий источник излучения, оптическую систему разделения излучения на основной и опорный каналы, фотоприемник, усилитель, синхронные детекторы аналого-цифровой преобразователь и регистратор (1).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является двухлучевой фотометр, содержащий источник излучения, оптическую систему разделения излучения на основной и опорный каналы, последовательно связанные фотоприемник, усилитель с системой автоматического регулирования усиления, два параллельно, включенных синхронных детектора с фотоэлектрической системой синхронизации, аналого-цифровой преобразователь и устройство обработки и регистрации сигналов (2).

Недостатком известного устройства является невысокая точность, обусловленная широким динамическим диапазоном изменения входного сигнала детекторов.

Цель изобретения — повышение точности. г Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве система автоматического регулирования усиленпя выполнена из последовательно включенных полосового фильтра, усилителя с регулируемым коэф1р фициентом усиления и детектора, выход которого связан с управляющими входами основного и дополнительного усилителей, а вход полосового фильтра связан со входом основного усилителя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена структурная схема устройства.

Двухлучевой фотометр содержит источник излучения 1, устройство 2 для образо2р вания рабочего и контрольного лучей, зеркало 3, модулятор 4, исследуемый объект

5, зеркало 6, устройство совмещения контрольного и рабочего лучей 7, объектив 8, последовательно соединенные приемник 9, 25 усилитель 10, основной регулируемый усилитель 11 с контуром регулирования коэффициента усиления, включенным между информационным и управляющим входом основного регулируемого усилителя и созр стоящим из последовательно соединенных

769355

3 вспомогательного фильтра 12, дополнительного регулируемого усилителя 13, детектора 14, выход которого также соединен с управляющим входом дополнительного регулируемого усилителя; две параллельные по входу цепи, соединенные с выходом основного регулируемого усилителя и состоящие из последовательно соединенных полосовых фильтров 15, 16, синхронных детекторов 17, 18 с цепями синхронизации, состоящими, в свою очередь, из последовательно соединенных дополнительных приемников света 19, 20, облучаемых дополнительными источниками 21, 22 и формирователей опорных напряжений 23, 24 и АЦП 25, 26, соединенными с входами цифрового устройства 27, выходное устройство 28, подключенное к выходу делительного устройства, многоканальный самописец 29, подключенный к выходам выходного устройства, устройства сопряжения с внешними цифровыми устройствами 30, подключенное также к выходу делительного устройства 27.

Устройство работает следующим образом. Излучение из источника 1 попадает на устройство 2 для образования контрольного и рабочего лучей. Половина общей мощности проходит через него и образует рабочий луч, вторая половина отражается и образует контрольный луч, который падает на зеркало 3, отражающее примерно V N часть мощности, где N — динамический диапазон изменения исследуемого параметра.

Отраженный луч направляется на модулятор 4, туда же направляется и рабочий луч. Оба луча модулируются одним модулятором 4 на разных частотах. Промодулированный рабочий луч направляется на исследуемый объект 5 и взаимодействует с ним, теряя часть своей мощности. Оставшаяся часть мощности попадает на зеркало

6, а с него на устройство совмещения рабочего и контрольного лучей 7, на которое направляется также и контрольный луч.

Совмещенные лучи фокусируются объективом 8 на приемник 9. Электрический сигнал, пропорциональный сумме обоих лучей, усиливается усилителем 10, а затем поступает на вход основного регулируемого усилителя 11 и на вход вспомогательного фильтра 12, выделяющего рабочий сигнал.

С выхода вспомогательного фильтра 12 сигнал поступает на вход дополнительного регулируемого усилителя 13, на выход которого включен детектор 14. Выпрямленное напряжение с выхода детектора 14 поступает на управляющие входы обоих регулируемых усилителей 11, 13 и регулирует их коэффициенты таким образом, что диапазоны изменения амплитуд выходных сигналов на выходах регулируемых усилителей 11, 13 для контрольного и рабочего сигналов становятся примерно равными.

Это происходит за счет того, что управляющее напряжение, снимаемое с выхода

4 детектора 14 одно и тоже для обоих регулируемых усилителей 11, 13, а дополнительный усилитель 13 с детектором 14 образуют замкнутую систему автоматического регулирования усиления. При динамическом диапазоне рабочего сигнала на входе регулируемых усилителей 11, 13, равном У раз, динамический диапазон того же сигнала на выходе ссотавляет примерно 1 Л раз, т. е.

10 коэффициенты усиления регулируемых усилителей 11, 13 при максимальном значении рабочего сигнала принимают значение в

N — = Л раз меньшее своего начального. э

За счет этого контрольный сигнал, отличающийся па входе основного регулируемого усилителя 11 относительным постоянством, на выходе его также может меняться в YN

20 раз. Так как сигналы усиливаются одним усилителем 1, то их отношение на выходе остается таким же, как и на входе этого усилителя 11. С выхода основного регулируемого усилителя 11 сигнал поступает на З два параллельных по входу резонансных фильтра 15 и 16, настроенных на частоты рабочего и контрольного каналов. Отфильтрованные сигналы подаются на синхронные детекторы 17 и 18 соответственно. Опорные з0 напряжения для синхронных детекторов 17, 18 снимаются с дополнительных приемников излучения 19 и 20, принимаемых модулированные модулятором 4 излучения от дополнительных источников света 21 и 22

З и формируются в формирователях опорного напряжения 23 и 24 для рабочего и контрольного сигналов соответственно. Выпрямленные напряжения с выходов синхронных детекторов 17, 18 поступают на входы АЦП

4р, 25 и 26 в рабочем и контрольном каналах, которые через равные промежутки времени выдают коды чисел, пропорциональные входным напряжениям. Цифровое делительное устройство 27 принимает эти числа и

45 делит число из рабочего канала на число из контрольного канала и выдает через равные промежутки времени код числа, пропорциональный отношению этих чисел. Отношение двух сигналов в цифровом виде

50 поступает на входы выходного устройства

28, которое состоит из пяти трехразрядных цифро-аналоговых преобразователей (LIAII) . Разрядность ЦАПов определяется точностью применяемого самописца, а ко55 личество каналов — разрядностью выходного числа цифрового делительного устройства. В нашем случае 15-ти разрядное двоичное число подается на входы пяти трехразрядных ЦАПов, выход каждого из коG0 торых соединен с соответстгующим входом пятиканального самописца 29, который регистрирует по каждому каналу значение соответствующих разрядов числа в виде суммы квантованных уровней. С выхода

0з цифрового делительного устройства 27 чпс769355

Формула изобретения

Составитель А. Чурбаков

Техред И. Пенчко

Редактор Т. Авдейчик

Корректор Л. Орлова

Заказ 6733 Изд, Ма 469 Тираж 729 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома ла также поступают на блок сопряжения

30 с внешними цифровыми устройствами, позволяющими автоматизировать дальнейшую обработку информации.

Данное изобретение позволяет повысить точность обработки сигналов в широком динамическом диапазоне, так как динамические диапазоны рабочего и контрольного сигналов на выходе основного регулируемого усилителя равны квадратному корню из исходного значения для рабочего сигнала на входе электронной части устройства, что в свою очередь позволило применять несложные фильтры и синхронные детекторы.

Двухлучевой фотометр, содержащий источник излучения, оптическую систему разделения излучения на основной и опорный каналы, последовательно связанные фотоприемник, усилитель с системой автоматического регулирования усиления, два параллельно включенных синхронных детектора с фотоэлектрической системой синхронизации, аналого-цифровой преобразователь и устройство обработки и регистрации сигна5 лов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, система автоматического регулирования усиления выполнена из последовательно включенных полосового фильтра, усилителя с регулируемым коэф10 фициентом усиления и детектора, выход которого связан с управляющими входами основного и дополнительного усилителей, а вход полосового фильтра связан со входом основного усилителя.

Источники информации, принятыс во внимание прп экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

20 № 535469, кл. G 01 j 1/44, 1974.

2. Зубов В, А. «Методы измерения характеристик лазерного излучения», М., Наука, 1973, с. 47 — 48 (прототип).