Устройство для измерения потока оптического излучения

 

С вел Севатпиип

Сециаяиптичеаиив

Реппублии

СПИСАНИЕ

И 306РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву N 614336 (22) Заявлено 170380 (21) 2894379/18- 25 с присоелиненневт заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.1 281 ° 6ктллетень ¹ 46

Дата опубликования описания 15,12.81 (iii890078 (51)М. Кл.

С 01 J 1/44

Геоударотвеииый комитет

СССР по делам изаоретеиий и отврытий (53) УДК 535.242. .2 (088.8) (72) Автор изобретения

Э.И.Арш

Днепропетровский ордена Трудового,:Красного Знамени государственный университет им.300-летия воссоединения

Украины с Россией (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКА ОПТИЧЕСКОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

По основному авт. св. 1г 614336 известно устройство для измерения потока оптического излучения, содержащее ФЭУ с модулятором источника питания, оптическую систему, детектор напряжения частоты модуляции источника питания, регистрирующий прибор, автогенератор, амплитудный детектор высокочастотного напряжения автогенератора, вход которого соединен с промежутком анод-динод ФЭУ, причем анод ФЭУ соединен с общей шиной указанного источника питания, выход автогенератора через амплитудный детектор высокочастотного напряжения автогенератора связан с детектором напряжения частоты модуляции источника питания, при этом ав-. тогенератор выполнен на транзисторе с общей базой с двухконтурной колеИзобретение относится к фотометрий и может быть использовано для точного измерения малых количеств энергии излучения. бательной системой коллекторной цепи и снабжен кварцевым резонатором.

Недостатком устройства является его ограниченная чувствительность.

Цель изобретения — повышение чувствительности.

Для достижения указанной цели в известном устройстве измерения пото" ка оптического излучения, содержащем

ФЭУ с модулятором источника питания, оптическую систему, детектор напряжения частоты модуляции источника питания, регистрирующий прибор, автогенератор, амплитудный детектор высоко-. частотного напряжения автогенератора, 15 вход которого соединен с промежутком анод-динод ФЭУ, причем. анод ФЭУ соединен с общей шиной указанного источника питания, выход автогенератора через амплитудный детектор высоко20 частотного напряжения автогенератора связан с детектором напряжения частоты модуляции источника питания, автогенератор выполнен параметрически

890078

l0

5S и состоящим из трех варикапов, высокочастотного трансформатора, генератора накачки, переменного конденсатора и последовательной цепочки из резистора и катушки индуктивности, соединяющей динод ФЭУ, катоды двух варикапов и выход генератора накачки со входом генератора накачки и анодом третьего варикапа, причем с обкладками переменного конденсатора связаны соответствующие катоды двух варикапов и входная обмотка высокочастотного трансформатора, средняя точка которой связана с общей шиной устройства, а входная обмотка — со входом детектора.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит ФЭУ 1, источ- . ник питания 2 умножителя, модулятор напряжения 3 источника питания, высокочастотный трансформатор 4, первичная обмотка которого совместно с конденсатором 5 и двумя варикапами б, 7 образует параллельный резонансный контур, переходный конденсатор 8, генератор частоты накачки 9, параллельно колебательному контуру 10, 11 которого последовательно с разделительным конденсатором 12 подключен варикап 13, разделительную цепь, состоящую из резистора 14 и катушки индуктивности 15, промежуток анод-динод 16 подключен между общей шиной устройства и анодами варикапов резонансного контура, амплитудный детектор высокочастотного напряжения автогенератора 17, на вход которого подключена вторичная обмотка высокочастотного трансформатора, фильтр частоты модуляции фототока 18, детектор 19 напряжения частоты модуляции источника питания и реги"трирующий прибор 20. Элементы 4-14 в сумме представляют собой автогенератор.

Первичная обмотка высокочастотного трансформатора отводом от средней точки. подсоединена к общей шине устройства, а ее концы соединены с обкладками переменного конденсатора 5 и с катодами варикапов 6, 7. Выход генератора накачки 9 через переходной конденсатор 8 подключен к соединенным совместно анодам варикапов б, 7. К той же точке, соединенной с динодом ФЭУ, подключена также разделительная цепь 14, 15 для подачи смещения на анод варикапа 13 в контуре генератора накачки 9.

Д

Устройство работает следующим образом °

До измерения потока излучения резонансный контур 4-7 настраивается с помощью конденсатора 5 на частоту, равную половине частоты генератора накачки 9. Резонансный контур параметрического генартора выполнен по балансной симметрической схеме, поэтому на выходной обмотке высокочастотного трансформатора 4 напряжение частоты накачки практически отсутствует.

На варикапы 6, 7 подаются небольшие смещения, соответствующие области большой крутизны характеристики нелинейной емкости варикапов. Параметрический генератор находится в недовозбужденном состоянии; для недовозбужденной системы, когда еще можно пренебречь нелинейными эффектами, амплитуда колебаний в контуре пропорциональна амплитуде внешней силы, это нарастание колебаний в присутствии малого сигнала, лежащее в основе параметрических усилителей, проявляется наиболее резко вблизи нулевого состояния равновесия, что соответствует нашему случаю измерения малых и сверхмалых потоков излучения.

В качестве сигнала, воздействующего на контур параметрического усилителя, в устройстве принято изменение напряжения на промежутке анод-динод, При измерении потока оптического излучения протекающий через ФЭУ фототок приводит к изменению величины сопротивления промежутка анод-динод 16 и к уменьшению напряжения на диноде

ФЗУ, а также на анодах варикапов б, 7.

Возникающий сигнал на частоте, равной половине частоты накачки, после усиления в параметрическом усилителе подается на вход детектора 17. Далее сигнал поступает на фильтр частоты модуляции 18 и после детектора 19 низкой частоты — на регистрирующий прибор 20.

Изменяющееся в процессе измерений напряжение на промежутке анод-динод

16 через резистор 14 и индуктивность

15 подается также на анод варикапа

13, включенного в качестве элемента частота-задающего контура генератора накачки 9. Такое включение позволяет уменьшить до минимума снижение чувствительности параметрического усилителя из-за расстроечного механизма ограничения амплитуды субгармоники частоты накачки. Расстроечный

890078 механизм обусловлен ростом средней емкости варйкапов, в результате чего собственная частота уходит, при этом ухудшаются условия передачи энергии от генератора накачки к возбужденным колебаниям субгармоники. 8 процессе измерений изменяющееся напряжение на промежутке анод-динод воздействует на контур параметрического усилителя и одновременно автоматически корректирует частоту генератора накачки, препятствуя расстройке. Все это вместе, включая использование реэистивных свойств промежутка анод-динод ФЭУ, позволяет значительно увеличить чувствительность фотометра.

Данное изобретение позволяет получить информацию о сигнале при высоком уровне шумов. Параметрическое усиление, при котором энергия черпа-.. ется из источника напряжения накачки, обладает преимуществом перед полупроводниковыми и другими усилителями, в которых уровень шумов относительно высок из-за дробовых, диффузных и других эффектов.

Ь

Формула изобретения

Устройство для измерения потока оптического излучения по авт.св.

11 . 614336, о т л и ч а ю щ е е с, я

5 тем, что, с целью повышения чувствительности, автогенератор выполнен па" раметрическим и состоящим из трех варикапов, высокочастотного трансформатора, генератора накачки, переменного конденсатора и последовательной цепочки иэ резистора и катушки индуктивности, соединяющей динод

ФЭУ, катоды двух варикапов и выход генератора накачки и анодом третьего

l5 варикапа, причем с обкладками переменного конденсатора связаны соответствующие катоды двух варикапов и

1 входная обмотка высокочастотного трансформатора, средняя точка кото В рой связана с общей шиной устройства, а выходная обмотка - со входом детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

М 614336, кл, G 01 2 1/44, 1978 (прототип)..

Составитель А.Чурбаков

Техред 3. Фанта

Редактор С.Запесочный

Корректор Л.Шеньо

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10951/63

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4