DE1572706A1

DE1572706A1 - Impulsphotometer

Info

Publication number: DE1572706A1
Application number: DE19671572706
Authority: DE
Inventors: Bentley George Patterson; Lord Joseph Samuel
Original assignee: Kollmorgen Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1966-07-18
Filing date: 1967-06-19
Publication date: 1970-03-26
Also published as: US3446972A; FR1512918A; GB1163063A; DE1572706B2

Description

M'AtW

PATENTANWALf

7 STUTTGART-I _1K„„_nß

WERASTRASSE 24 I ü /Δ'/ UD

TELEFON 242761/2

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■16.. Juni 196?

i - me

Firma Kollmorgen Corporation 218, Stewart Avenue, G a r d e η O i t y H.Y. / USA

Impulspnotometer

Erfindung betrifft ein Lichtinpulephotometer mit einer zur Koepensation unerwünschter Aapli tudendes τοη einer Impulsliohtquolla auugoanndt:)n M<jh fco α.

Ulm QiffiitidungsgöEiäße YoTViöhtxmg eigöst eioh fill? Mehtiffipiilspliotoiae tar» wie sie In der deutaenen Pa taut«· K 57 199 IXa/4'2ti besotoieben imd abgsMld^t airnd»

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Bei der Verwendung von Blitz!luhfclaiapan als Linhttiuellen in Photometern und Colorinetern, wie z.B. gepulsten Xenon-Liohtbogenlampen, wurde festgestellt, dafl dabei von Impuls BU Impuls eine unerwünschte willkürliche Ampli tudenschwankung von ein bis zwei Prozent auftritt, die als ein Rausch« fehl er signal bei der Instrumentenableeung erscheint* Vo eine gepulate Blitzlichtlampe ale Lichtquelle für den be-70rsugton Typ des Vergleiche» oder Differonz-Photometera verwendet wird, dessen gemsssenee Differensauagangßslgnal als

^gHoßob.1ekt; " ^eBecu«Bnormal ^öBezugsnormal

definiert werden kann, wird besondere festgestellt werden» daß das unerwünschte Rauschsignal, das dem Differenzauegangssignal überlagert ist, ein hohes Signal«Bauae1a-Yer<hältnle verursacht, das die erreichbare sat© der Überein-βtlmmung erheblich einschränkt»,BeIa ZugeßbMiidnl» dinar Anupraijlineit des InatnauiöntQfl kann äaa willktirlie! atark - 3?adiisi©3?t weihten toreh ?@itraiitoiig v©m fatsgra biomaasliallaiBgö» öder -9On fiitaraeMltmiipa ait ssr 2}Qiti:oiistante im Äblaseteßlcj _a lsi "vision Anwasiüungen- 1st

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jedoch für Schnelliiesetingen eine kurze Ansprechzeit erforderlich, so da0 die durch integrierende oder mittelwertbildende Schaltungen bewirkte langsame ro Ansprechzeit nicht geduldet werden kamt«

DomgeeSß bestand ein Bedarf für eine Schaltungsmeihode und -vorrichtung wie die durch die vorliegende Erfindung vorgesehene, die den oben Beschriebenen Ablesefehler, der durch die Unsicberheit der Amplitude» dee Lichtimpulses vorureacht wird, stark reduKiert» und zwar ohne daö eine Verzögerung oder eine Zunaitme der Meiseit auftritt.

In UbereinstitBBting nit einer bevorzugten Ausftihrungsform der vorliegenden Erfindung ist ein getrenntes lichtempfindliche β Koniroll'eleneiit vorgesehen zur fortlaufenden Messung der Amplituden der periodischen Lichtimpulse, die erzeugt werden, us abwechselnd das Bezugsnornal und die unbekannten Keßobjekte iii belexjiciiten, und das als Antwort darauf ein Kontrollsignal abgifet, das der Amplitude jedes einzelnen Lichtiapulsen proportional ist. Das Kontrollsignal wird verwendet, üb durch eine Yorwärteverstärkungaregelung die Amplituden der AtißgangsEignale augenblicklich zu korrigieren, die yon einem oder mehreren lichtempfindlichen Hauptelementen

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abgegeben werden, die isur Messung der Liotttinipulee vorgesehen sind, die vom Bazugsnoroal bswv von den unbekannten Heßobjekten durchgelassen oder reflektiert werden.

In der bevorzugten Schal tanordmmg_f die als lichtempfindliches Hauptelement einen Fhotomultiplier verwendet, wird das Kontrollsignal mit geeigneter Polarität an eine oder mehrere Synoden des Multipliers angelegt, um die I)ynodenergiebigkelt reziprok zur Kontrollßignalamplitude zu modulieren.

Xn einer zweiten bevorzugten Schaltanordnung wird mindestens ein lichtempfindliches Kontrollelenent als variabler Lastwider stand für daß lichtempfindliche Hauptelement verwendet» und die Korrektur unerwünschter Schwankungen der Blitzliclitintensitat, sowohl für das Bezugsnormal als auch für die Meßohjekte, erfolgt augenblicklich.

In einer weiteren bevorzugten Schaltanordnung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung abgegeben wird, wird ein Nebenverstärkerpaar vorgesehen, um die abwechselnden Bezugs- und Meß-Ausgangsimpiilse jedss lichtempfindlichen Hauptelementes - getrermi; zu verstärksn. Hierbei sorgern Schaltraittel für eine raecbe Änderung der Verstärkung jedos Hebern- ' verstä^bero vor der Keöeur-.g über einer aufgescihalterien Seit·»

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folge al· Baeie. SowoiO. die Besue·- »ie auob die ten lfeBeignale lowi* die Kontrollpignale werden, daher vorübergehend in Seheltelwertdete&torkreiaen gespeichert, und die Verstärkung en der VeuenveretMrker werden disrcli die jeweiligen tontrolliign&l« über einer aufgesofcalieien Basis korrigiert, toero? die Beeugs« und die unuekaxmten HeSsigxutle auf die SingBnge der H*b»n7«rstärker g&scliältet wer«

Die Xo^peneationeaetliod® «ad —vörrictetuag» di® durch di© vorliegende Erfindung Torgeeehen wird« reduziert vrirkungs-¹TOlI WillkürIiclie Sofevaxskungea"d@r Äusgaagßsigaale-.bei Ke@- eungen alt eines Lichtlsapiilapfe.otf.raatar mit einen Wert von weniger al» o»2 Iroeent IiIiQi? d#» geeamtea @i@lit1>ar@n Spek« i end aß@lit ®» β» miglicsh, genaue

yiitar T^rwesdta^ von

nur 2 Mikroeekmifl®si auf feelleiitffiten 71äobf% von nur¹I /B Soll Ü m eriielen»

Weitere Merki«l© und Vorteile der vorliegenden--.IBrflndung- ;- »ind im der föl^Bd'en Beaeteeibung des im der - leieliEimg dar i Änsf"^:llmssgsbp£spi®ls® der Brfinäuag ©rwäfeat.

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i - se

fig» 1 «in

Edoliti»pulöpliotoBetersi

Pig. 2 tssid 2k schematised®

tipliere arbeiteas tob Lishtlmpule«Ko3a~ f die mit inverser Ergiebig- ® sJjieö Photcmul

fig«

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iles lio&t-eapfinciXielsg! la^ptelememt verwenden j

ein ?@^©infaohie@

mit ira^la^ler

ciursb, Ko2strollsl©ment gesteuert gsgeagekoppelten _? bei dem der

eiffi ¥«r®iafachtes Dia(SraaB-

s@täomsseiialtuiig alt aufgeeotoalterter Zeitfolge;

Pig» 6 ein vereinfachtes ©iiass Hebemrerstärkers mit

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w&oh einer Zeitfolge gesteuerter variabler Verstärkung mr Verwendung mit der Schaltung naoh Fig. 5.

Is Fig. 1 wird ein rerelaf achtes Blockecläaltbild ein®a Impulelieht-Photomatera. gezeigt , ^®s eine gepulst® Xenon-Blitslampe Io entMlt, die τοη der Energieversorgusig 11 periodisch geeüadet wird. Die Energievereorgung 11 wird durch S^ncnronisierisspiilee der Synctoonisierecteltimg 12 ge*-triggert, die durch Sotaließen des Selialtere 13 .getriggert wird. Schalter wird entweder mechanisch noek@ngeeteuert oder elektriseli_P s. B« über einen tTmschalter durch dl© Rotation des Spiegele M3 betätigt, der im Gehäuse 14 drehbar gelagert ist« se daß die Lampe Io bei jeder Umdrehung von M3 zweimal gezündet wird, einnal, um das Beaugsnoraal 15 zu beleuchten, und einmal, um das unbekannte -Meßobjekt 16 zu beleuchten.

Wie gezeigt umfaßt das optische System die Linse It, um die Lichtstrahlen der Lampe 1o zu fokussieren, die Blende A1, den ersten Oberflächenepiegel 141, die zweite Linse L2 und die Blende A2. Der Lichtbogen der Lampe Io wird auf die Blende A2 abgebildet, wo die Strahlen der instabilen Teile des Lichtbogens in der Nähe der Elektroden durch die Blende abgefangen und .zurückgehalten'werden» Linse L2 ist vorgesehen.

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ub dl· Kreisblende A1 auf dae MeSobjekt 16 und das Beeugenoraal 15 «u fokuseieren. Spiegel 112 let telldurohläeeig sur Strahlaufteilung und kann etwa 8 Prozent der Liohtimpuleenergie eu Linse 13 und der Reih· nach bu den lichtempfindlichen Kontrolleleaenten 2o und 21 über den halbdurohl&eelgen Spiegel K4 reflektieren.

Die Übrige Lient impulsenergie wird durch den Spiegel M2 auf den Spiegel H3 übertragen, der ein Paar erete OberflKohenapiegal enthält, die als Einheit rotieren» eo daß abtreoheelnde BIltee der Lanpe io veranlaßt werden» dae Besügenormal 19 und das Meßobjekt 16 bu beleuchten. Liohtimpulee, die entweder tob Meöobjekt, oder vom Bezugenoroal reflektiert werden» werden von der rechte befindlichen Oberfläche vom Spiegel M3 durch die Linsen L4 und 15 sum lichtempfindlichen Hauptelement 25 reflektiert» das voreugeweise eine Photonultiplier-Röhre ist. Die Ausgangeimpuloelgnale des lichtempfindlichen Elementes 25 t deren Amplitude den Zdchtiopulsen entspricht, die von 15 und 16 reflektiert werden» werden vom Verstärker 26 verstärkt und von Synchronschalter 27 selektiv auegeblendet» so daß abwechselnde Bezuge-Ifflpuleeignale auf den Eingang der Bezuge-Bojfer-Detektoreohaltung 28 und abwechselnde Meß-Impulsaig- nale auf den Eingang der MeS-Bos&r-Detektorschaltung 29 ge-

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schaltet werden. Schalter 27 wird synchron mit dem rotierenden optischen Systea und den Blitz-ttriggerachaltungen betrieben, so daß nur die MeSiapulse bus Eingang der Jfeß-Boa&r-Betektorsohaltung 29 und nur die Besugsinpulae au» Eingang der Beeugs-Boa&r-JDetektorschaltung 28 geliefert werden. Die Boa&r-Setektorenarbeiten als Scheitelwertdetektoren, die Ausgangssignale liefern, deren Amplituden den Scheitelwerten der kurszeitigen Eingang» isapule θ entsprechen, wobei die Ausgangasignalpegel wShrend der Pausen Ewisehen den Bingangeiispulsen is Wesentlionen konstant gehalten werden. So wandeln die Boaer-Schaltungan die relativ kurssei tigern Eüigangsimpulee (d.h. ζ fk> jtisee) in Impulse, die so breit wie das Besiproke der_;Folgefreaiaens (d. n. 5o bis 6o Hc) sind, Bä aololie Schaltungen in S&olskreisen wohlbekannt sind, wird eine weitere Besöt&reitatg ihrer Arbeitsweise an dieser Stelle nlQBt gegeben»

- Die jeweiligen AusgangeeigsiaXe Von 28 und 29 werden über die Verstärker A1 und A2 an das Ausgangsinstrumemt 35 angelegt, wie gegeigt, und die Ablesung des Auegtrageinstnansntes wird durch Einstellung von Potentiometer 36 auf lull

(odes' gleich der Durchlässigkeit, jje' aaefe Erfordernis) des MsBob^ektes■ im Vergleich aim. ¹^¹ ^ίιΛ* 009813/0683

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Zn der bevorsugten Iferwirkliehung wixd Sie stanttealtuag der Blitelie&tiateneiiät äuren eine gleiehstrosBE&eige ©egenkopplungseahlaifβ sw» l^nodenvervielf aolser der PhotowiltiplieK-Eöhre 23 diirolig^Qirt· Me Sobleife uaf«et da· HoohepaxmusgpB&etsgerät 4o_v das duroa da» etSrkte Auegangsfetalersi^oal 70a Iosparator 41 geregelt wird, d^a Sie Mfferens swisolien üws Besugsspftasiimg und de« Auagangeeignal von 2Θ wi@ g

ist die ®pti9@!i@ lnoriBimg₉ die in Mg. g»i«igt «rirdy lediglion ein Beispiel, «i «niere Mittel könaea verendet werden, wst tntweder I%@@i3|3ict und Beeugenoraal gleioliseitig su I^laiiefctan ühm a%^®al^ttlnd von eines Mel&tispule <,$& andern eis ^@ot»ae!items @ä®r ti» BeBob jekt und Sesiägenoraal ΐ^Ι alweöliselndMä Mo&tispiPLetm abwechselnd au ba©bacbt«ffi unä der^Leietien» 13.Xe atme Betriebsarten werden als innern&lb der beabsichtigten Isieutimg eä^er abweoos^ä-&ea Beleuentusig von B«r-^gsaoraal im® im1b@kagjntem Meeobjekt liegend betrmolitet» wie sis der Besslreilmng unS den Ansprüchen sugrundeliegt.

Sin be*®rzu|gtsx» SehaltSn^ie sur ?®r@^i^Mis^s9t(iäiiiation_t der eine Riötomiltiplier^Hatoe als l&ehtaspfia&llelift«' Haupteleaant verwendet, ist in fig. B g©mm%g%* Ii^e Silizlua-Photodioda mit swei Sperrsoblehtsn wird aim lichteapfindlicfees

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Kontrollel*atnt 2o verwendet_v und SignalImpulse, deren Amplituden proportional zu den zur Beleuchtung von Besugd- und MtBobjekten erzeugten Xdontblltzen sind und die am Potentiometer 45 entstehen, werden an die Dynode Hr. 2 doe Photomultipliere über den Abblookkondensator 46 und den Potentiometerabgriff wie geselgt angelegt. Der Abgriff von Potentiometer 45 wird entsprechend eingestellt, um größtmögliche Herabsetzung der Schwankungen der Ausgangeamplitude der an Rj₁ bei arretiertem optischen System entstehenden Signalimpulse EU ereielen, wobei nur das Bezugsnormal periodisch beobachtet wird.

Da die Ergiebigkeit einer einzelnen Dynode in einer Fhotomultiplier-Röhre im wesentlichen linear verläuft, reduziert die Anwendung.einer Steuerepannung, deren Höhe sich reziprok zur Blitzliohtlntensität ändert, wirkungsvoll unerwünschte willkürliche Schwankungen am Ausgang, unter Verwendung von Lichtintensitäten, die einen Ausgangsimpuls von 2o Volt an R₁ erzeugen bei einer negativen Hochspannung von 4oo Volt an der Kathode der Fhotomultiplier-Röhre, erzeugt ein Spannungsimpuls von To bis 15 Volt an Dynode Nr. 2 eine Herabsetzung von mehr als fünf zu eins der willkürlichen Schwankungen des Ausgangssignalε an

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falls gewünscht können eine oder mehrere andere Synoden» vorzugsweise diejenigen mit Vr. 2 bis 8, eur inversen Ergiebigkeit Beteuerung durch den Steuerimpuls verwendet werden, der an Potentiometer 45 erzeugt wird. Geeignete ÜberbrUckungskondensatoren 5o werden bequemerweise zwischen die gewünschten Widerstände des Synodenspannungsteilers und Masse geschaltet» um solche Synoden zu isolieren» die nicht von den Kontroll-Steuerimpulsen moduliert werden sollen (vgl. Fig. 2 und 2A).

Sa festgestellt wurde, daß der relative Ausgänge-Spektralbereich einer gepulsten Blitzlampe wie der Xenon-Lichtbogenlampe bei kleinen Änderungen der Ausgangeamplitude des IiicUBS im wesentlichen konstant bleibt »werden die kontrollierenden Steuerimpulse» die von einem einzelnen lichtempfindlichen Eontrollelement 2o erzeugt werden» vorteilhafterweise fälle erforderlich dazu verwendet» um zusätzliche Photomultiplier-Höhren in ihrer Ergiebigkeit zu modulieren. Zum Beispiel können mit einem Colorimeter» das getrennte lichtempfindliche Elemente für jede primäre Farbe verwendet, die Steuersignale von einem einzelnen lichtempfindlichen Kontrollelement dazu verwendet werden» um alle drei lichtempfindlichen Elemente gleichzeitig zu steuern.

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Bin zweites Steuermittel zur yerstärkungsmodulation, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung vorgesehen wird, ist in fig. 3 und 3A dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das lichtempfindliche Kontrollelement 2o direkt in den fstkreis des lichtempfindlichen Bautitelementes 25A geschaltet, üb die gewünschte Kompensation au bewirken. Das lichtempfindliche Bauptelement 25A kann eine Photoröhre oder eine Photomultlplier-Ruhre sein» und die lichtempfindlichen Kontrollelemente 2o und 21 werden so gewählt, daS ihr Widerstand sich im wesentlichen reziprok sum einfallenden Lichtimpuls ändert» dem sie auegesetst sind. In dieser Beziehung wurde festgestellt, daß Biotosellen aue Kadsiumeulfid und Kadmiufflsulf osalenid sufriedenstellende Sigensohaften besitzen.

Sie Wirkungewaisa der Kompensation kann wie folgt erklärt werden« Der Ausg&sgsstrom I₀ einer Hochyaloiua-Pfeotorßhre variiert direkt proportional eum üiehtfluß ?% (Immen), der auf die Kathode auftrifft. Daher gilt I₀ » SP₁₉ wobei S gleich dar lathoöenempfJ&dliohkeit in Ampere pro Luaes ist, ü"ber einen großen feil ihrer jeweiligen Arbeitsbereiche kösinen Bovohl di© - Talraiia-Iliotorolire als auch der Pteotöamliiplisr als Uretromquellaii be trachtet werd@n. Demnach kann» falls der A^ipiiigs*Il«sttiiii©rataBt H^ das lichtempfindliolea Haupt- ■'

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eleaentes invers zur Menge des einfallenden Mchtflusses P₁ variiert wird, der Laatwideretanfi als E^ « X/?₂ definiert werden» wobei K eine Proportionalitätskonstaate ist. Die Auegangespannung B_Q kasm dann als 2_Q * *©%; * ^ ?i/?₂ definiert werden. Dealt sieht aan, das die Ausgangsspannung proportional zun Verhältnis von F₁ zu Fg ist· Wenn der Wert von F₁ als Antwort auf eine änderung des Reflektionsvermögens oder der Durchlässigkeit des Besugsnormals oder des. MeSohJekts variiert, so wird sich die Auegangsspannung S₀ proportional dazu ändern. Falls jeioch F₁ und F₂ zugleich variieren, als Ergebnis eise? änderung des von der Blitzlampe abgegebenen Hohtiitpulses, so wird 1_@ seinen Wert nicht ändern, da das Verhältnis vcm F₁ su Fg vermöge des verwendeten optischen Systems konstant bleibt_β

Bel Verwendung eines einzelnen lichtempfindlichen Kontrolleleaentes, wie in Fig» 5 gezeigt, kam leicht eine Herabsetzung willkürlicher Schwankungen des Ausgangssigaale in der druSenordnung von 4t 1 erreicht werden» Unter Verwendung von evel lichteapfindlieheB Eontrollelesent®^ 2© mä 21, die wie in Fig. 3A geschaltet sind, ^Ssshök willHIs-licfe® Sohwanku^en des Ausgangssignal© la ¥®rMltBl® Bt 1 vsrrln-. gert, werden« Die zusätzliche Verb^äsanmg wird der Tatsache siugesohrieben, daß die Zwei~gall@gä°»A&oränung die Forderung

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i.- a· 1S

besser erfüllt, daß der !testwiderstand RL * K/?₂ iet. Unter optimalen Betriebebedingungen wurde der Widerstand der Elemente 2ο und 21 unter Impulfebeleuchtung im Bereich von Jooo bis 6ooo Ohm gemessen. Der Widerstand 55» der einen Wert von 9ooo Ohm hat, wurde» wie gezeigt, in Reihe su 21 geschaltet.

Bs muß bemerkt werden» daß der Testwiderstand £ur Erzielung optimaler Kompensation eine Kennlinie haben sollte, ¹SIe bei Darstellung des Widerstandes über der Beleuchtung im doppeltlogarithmischen Maßstab eine Gerade mit der Steigung mlnue Eins (-1) ie tv Photoelemente des Typs CL-7o5HL, hergestellt von Olairex'Corporation, New York, H.Y., die eine Kennllnieneteigung von weniger als -1 haben, arbeiteten, wie festgestellt wurde, in der Schaltung nach Pig. 3A euf riedenstellend.

In Übereinstimmung mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Kompensation durch direkte Modulation des Rückkopplungsfaktors B in einem Gegenkopplungsverstärker wie im vereinfachten Schaltbild nach Fig. 4 durchgeführt. Das lichtempfindliche Kontrollelement 2o wird als variabler Rückkopplungswi derstand an den

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gemeinsamen Punkt von Widerstand R_f und Wideretand R₁ an geschlossen. Hit eine« Singangestrom I₀ von lichtempfind lichen Hauptelement 25A kann die AuBgangaspannung ale

R_n

definiert werden. Palls R₁ = R^, dann gilt E₀ = I_Q R_f ^_# Aber R^ wird vom Widerstand dee lichtempfindlichen Kontroll· elementes (^ « K/P₂) bestimmt und der Eingangestrom ist I₀ *> SP₁. Daher kann die Ausgange spannung definiert werden als

SKR₊, P₁

_E . τ _β ι

ο it·^

Man stellt fest, daß diese Gleichung von derselben Porm ist wie die oben im Zusammenhang mit der Beschreibung der Pig. 2-3 angegebene, so daß sich die Möglichkeit ergibt, zusätzliche lichtempfindliche Kontrollelemente entweder als leben- oder als Reihenschlußelemente in die RUokkopplungeeteuerung einzufügen« um eine genauere inverse Verstärkungen modulationoharakterietik zu erzielen.

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In den Tig« 5 und 6 wird «Ina weitere gemäß dar vorliegenden Erfindung vorgesehene Schaltung sur Verstärkungskompensation gezeigt, worin die Verstärkungen der Verstärker für die lichtempfindlichen Haupteleaente, Al und A2, über einer aufgesohalteten Zeitfolge als Basis durch Steuersignal^ το« lichtempfindlichen Kontrollelement 2o gesteuert werden. Sin beTorsugter lebenveratärker für Al und A2 in Fig. 5 ist in Fig. 6 geselgt· lter rückgekoppelte Verstärker A ist angepafit, um entweder ein Eingangssignal (a) tos lichtempfindlichen Bauptelement, oder ein Eingangssignal (b) το« liohtempflndlichen Kontrollelement Über einer aufgesohalteten Zeitbasis durch Schalter SI su empfangen, der synchron «it Schalter S2 wie angegeben betätigt wird. Die Verstärkung des rückgekoppelten Verstärkers A wird durch Änderung des Leitwertes oder des Widerstandes (Hy₅₁) des Veldeffekt-Sranslstors 7o variiert, der den Rfiokkopplungsfaktor B des Verstärkers variiert. Bis Verstärkung des Verstärkers ist konstant solange S2 in der Position *a* ist, da die ladung von O₁ den Leitwert von 7o konstant hält. Venn Schalter 32 in Position *b* umgeschaltet und die Ladung von C^ entsprechend der Amplitude des kontJDllierenden Steuersignals von 2o geändert wird, ändert sich der Leitwert von 7o und die Verstärkung von A entsprechend. Der Feldeffekt-Transistor hat die gewünschte Eigenschaft, dafl bei niedrigen Spannungen zwischen Quelle und Sen-

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i - m tf -HT-

ke (a- und d-Pol) aeln Widere tend la wesentlichen linear let, 00 daS der Rtickkopplungsfaktar B durch Änderung dee Leitwertes von franalator 7o naoh Erde leioht geändert werden kann. Damit kann, falle A' die Verstärkung dee lebenver etärkera für eine gegebene Eingangeepannung E₁ ist, die Aue gangaapannung ala E₀₁₁ ■ A* S^ definiert werden, wenn die Schalter 31 und 82 in Position *a* sind. Sie Verstärkung dee rückgekoppelten Verstärker· kann ala A* » /B definiert werden, wobei für die in Fig. 6 gezeigte Schaltung

B « TiCT iat. 1oo kft+

Wenn 81 und 82 in Position ¹V sind, wird das verstärkte Gleiohspannung·signal der Kontrolleteuerung mit einer gewünschten Besugsgleichapannung E^ verglichen aa Sumieraneohlufi 7I₉ und die tob Verstärker K verstärkte Sifferens wird an den Kondensator C₁ angelegt» üb je naoh Bedarf die Verstärkung des Verstärkers A1 (oder A2) su korrigieren. Der SUokkopplungafaktor B wird damit variiert, so daß E₀^ geswungen ist, gleich B„ zu werden. Die Verstärkung kann da· her ala

⁰ I m

H h. H

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i - «β

definiert werden»wobei Bj₁ dl.a kontrollierende Steuerspannung und 0 eine Konstante Ist. Aa Torhergehenden aieht man» da β die ?*rstärkimg A' dea tfebenverstärkera reziprok zur kontrollierenden Steuerapannung E· geändert wird, deren Amplitude eich alt der Intensität der Blitzlampe ändert.

Während des Betriebs werden die Schalter 31 und S2, die voreugsweise ?estkb*rperbauelemente sind» synchron betätigt» wobei die SohlieBungsseit auf Eingang ^b* viel kleiner ist als die auf Eingang *a'. Sofort nachdem jeweils ein Blitz erscheint» wird der Verstärkereingang kirsseltig auf den Kontroll-Steuereingang 'b* für eine kurse Zeitdauer (d.h. Ao - 5o usec) geschaltet, um die Verstärkung eineusteilen; dann wird er auf Eingang *a* uogesohaltet (lichtempfindliches Bauptelement) für die übrigbleibende Zeltdauer (d.h. 33 msec), bis der nächste Bllts erscheint.

Die Ausgangskompensationasohaltungen für ein Vergleiohsphotometer (wie in flg. 1 geseigt)» die ein Paar der verstärkungsgesteuerten Verstärker nach ?ig. 6 verwenden» sind in Tig· 5 geeeigt, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Ziffern bezeichnet sind. Zwei ausätBliche Boxoar-Detektorsohaltungen 28M und 29H sind vorgesehen, um die Kontroll-Steuerimpulse rom lichtempfindlichen Element 2o in Xontr ollgleichspannungen variabler Höhe umzuwandeln, die an die Eingänge

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¹V der Schalter 81 und 82 wie gezeigt geliefert werden. Dee er forderliche Aueblenden der abwechselnden Mefiobjekt- und Besuganormal-Xmpulee von So wird durch Schalter 27M besorgt» der synchron mit Schalter 27 betätigt wird.

Die Schalter 31 - SI¹ und 32 - 32», vorzugsweise Festkörperbauelemente, können von der normalerweise geschlossenen Position 'a' in Position *b* zur Verstärkungseinstellung durch Synohronisierimpulee von 12 umgeschaltet werden, die eine Impulsdauer von 4o - 5o nseo haben.

Die Arbeitsweise der Verstärker A1 und A2 ist dieselbe wie die bei Pig. 6 beschriebene, wobei die jeweiligen Ausgänge differentiell mittels des geeichten Meßwertanzeigers 35 verglichen werden, um eine Messung des Reflektionsvermugens (oder der Durchlässigkeit) des Meßobjektes in Bezug 8U einem bekannten Bezugsnormal zu bewerkstelligen.

Während die KompensationemeSmethode, die durch die in Fig. 5 gezeigte Schaltung vorgesehen wird, vom Standpunkt der Genauigkeit her im allgemeinen vorgezogen wird, kann bei tragbaren Anwendungen, bei denen Gewicht und Energieverbrauch wichtige Oesichtspönkte sind, die Messung eines unbekannten Meßobjektes durchgeführt werden, indem man es

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Ji ' -at-

elnea einseinen Liohtinpula auaaetst, und das kompensierte Ausgangesignal E_Q alnaa einzelnen Veratariere, wie er in Tig. 6 gasaigt wird, kann direkt mit einer Beeugegleiohepannung nittela dee MeBinatruaentea 35 vergleichen werden, wie es punktiert angegeben iat.

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Claims

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Patentansprüche

1. Llchtimpula-Fhotometer alt einer Vorrichtung but Kompensation unerwünschter Amplltudeneohwankungen des von einer Llohtimpulaquelle _sur abwechselnden Beleuchtung γόη Beeugsnormalen und unbekannten Maßobjekten auageaandten liohtee, die Mindestens ein lichtempfindliches Hauptelement but Feststellung dar τοη den Besuganormalen und Meßobjekten auf dieses Element geleiteteLichtlmpulae_v dadurch gekennzeichnet, daB but Herabaetsung dea Rauaohfehlers am Photometerauegang, der von Schwankungen der Auagangaamplitude der τοη der lichtquelle erseugta Iapulse herrührt» sowie but Idohtimpulakontrolle ein Steuersignal erseugt wird» dessen Amplitude dem τοη der Lichtquelle ausgesandten Licht proportional ist, und mittels eines lichtempfindlichen Kontrollelamenta ein Teil daa τοη dar Llohtimpulaquelle auageaandtan Lichtea auf daa lichtempfindliche Kontrollelement abgebildet wird, und Mittel sur Verattfrkunganodulation Torgeeahen sind, die entsprechend dem Steuereignal dia Amplitude des Ausgangaaignals dea lichtempfindlichen Hauptelements reziprok but Amplitude des Steuersignale variieren.

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2. Photometer nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet , daß das lichtempfindliche Hauptelement einen Photomultipller aus Dynoden-Vervielfacherelementen umfaßt und daß die Mittel zur Verstärkungsmodulatlon Schaltmaßnahmen enthalten, um das'Steuersignal an mindestens ein Synodenelement mit solcher Polarität anzulegen, daß die Ergiebigkeit des Dynoden-Vervielfächere reziprok zur Amplitude besagten Steuersignals variiert wird.

3. Photometer nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Herabsetzung des Raueohfehlers am Ausgang des lichtempfindlichen Elements, der von Schwankungen der Ausgangeamplitude der von besagter Quelle erzeugten Liohtimpulse herrührt, wobei diese Mittel ein lichtempfindliches Kontrollelement umfassen, das einen Widerstand besitzt, der reziprok zum •Infallenden licht variiert, sowie durch optische Maßnahmen zur Abbildung eines Seils des Lichtes, das von besagter Liohtimpulsquelle erzeugt wird, auf das lichtempfindliche Kontrollelement und Mittel zum Anschluß des lichtempfindlichen Kontrollelementes in den Lastkreis am Ausgang des besagten lichtempfindlichen Hauptelementes.

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4· Photometer nach Anspruch 1, daduroh g e k e η η selohnet» da B die Mittel eur Veretärkungemodulation einen gegengekoppelten Verstärker umfassen, ua die Xapuls-Auegangseignale de« lichtempfindlichen Hauptelementa Su rerstttrken, unter Einsehlufi von 8chaltmaBnahnen, die entapreohend dem Steuersignal den RUokkopplungefaktor des Verstärkers proportional eur Amplitude von besagten Steuersignal variieren.

5« Fhotoaeter naoh den Ansprüchen 1-4, gekennzeichnet durch Mittel eur Herabsetsung des Sausohfehlers aa Ausgang des liohteopfindliohen EIe-■entee, der ron Sofawankungen der AusgangaaiBplltude der yon der Lichtquelle erzeugten Xapulse herrührt, wobei diese Mittel Maßnahmen eur liohtispulskontrolle uafassen, ua ein erster Steuersignal su erzeugen, dessen Amplitude su den Zlehtiapulsen proportional ist, die das Besugsnor-■al beleuchten, sowie ein «weites Steuersignal, dessen Amplitude BU den Idchtiepulsen proportional ist, die das Pießobjekt beleuehten, sowie erste Teretärkungaeaßnahaen tür Terstftrkung der Iepuleelgnale, die τοη des lichtempfindlichen Baupteleaent erseugt werden, entsprechend der Belichtung durch Llohtlapulse τοη dea BesugsnorMtl, und

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«weite VerstärkungsaaBnahmen eur Verstärkung der Iapulssignale, die τοη des lichtempfindlichen Haupteleaent erseugt werden» entsprechend der Belichtung durch lichtimpulee von de« Heßobjekt, desveiteren erste SchaltungsmaSnahmen mir Modulation der Verstärkung des ersten Verstärke re reziprok sur Asplitude des ersten Steuersignals, und svelte Sohaltungeaaßnaheen but Modulation der Ver-Stärkung des sweiten Terstärkers reziprok zur Amplitude des sweiten Steuersignals, und Anseigenafinahaen, uk die Auegangssignale der besagten ersten und sweiten Verstärker dlfferentiell su rergleichen.

6. Photometer nach den Ansprüchen 1-5» gekennselohnet durch eine einer Idohtispulequelle zur Beleuchtung eines unbekannten Meflobjektee und BdLndestens einen lichtempfindlichen Hauptelemnt sur feststellung der Zdchtiapulse, die von des MeSobjekt auf dieses geleitet werden) Mitteln zur Herabsetzung des Rauschfehler β sji Ausgang, der τοη einer Abweichung der Ausgangsamplitude des yon der Lichtquelle erseugten Impulses in Bezug su eines vorbestimmten Bezugewert herrührt, wobei besagte Mittel ein lichtempfindliches Kontrollelement enthalten, um ein Steuersignal zu erzeugen, dessen Amplitude

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— erb —

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bub Liohtimpuls proportional ist» der das Meßobjekt beleuchtet ι Schaltmafinahmen sub Vergleich der Aaplitude des Steuersignals alt besagtem Besugsvert, us ein DIfferenssignal Bur Verstärkungssteuerung su erseugens Mitteln eur TeretarkungsHodulation, die entsprechend besagte» Differenesignal sur Yerstärkungssteuerung die Amplitude des Auegangasignals des liohtevpfindliohen Baupteleventes re- »iprok but Aaplitude des Differenssignals sur Yeretärkungsstsuerung variieren.

7. Photometer nach den Ansprliohen 1-6, g e k β η η -Beichnet durch die Srseugnung eines Steuersignal β, dessen Amplitude but Idohtabgabe der Liohtimpulsquelle proportional iet, und wobei die Amplitude des Ausgangssignals des 1iohtenpfindlionen Hauptelementes resiprok Bur Aaplitude besagten Steuersignals variiert *i*d.

8. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekenn-E β i ο h ne t , daS die Mittel sur Terstärkungsaodulation einen gegengekoppelten Verstärker umfassen, um die Impuls-Ausgang88ignale des lichtempfindlichen Hauptelemente su verstärken» untor Einaohlufl τοη Schaltniaßnahmen, die antnprechend der Widerstandsänderung von mindestens einem

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