RU1498154C

RU1498154C - Двухлучевой фотометр

Info

Publication number: RU1498154C
Authority: RU
Inventors: В.Е. Карпуша; Р.А. Круглов
Original assignee: Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1994-08-30

Abstract

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение преимущественно на аэродромах для измерения прозрачности атмосферы. Цель изобретения - повышение достоверности измерений за счет регистрации яркости фона. Фотометр содержит два источника света, измерительный, эталонный и два дополнительных оптических тракта, две схемы сравнения и источник опорного напряжения, а также хронизатор основного и дополнительного источника света, устройство разделения сигналов основного и дополнительного источников света на выходах фотопреобразователей, регулируемый источник питания основного источника света. Основной источник света выполнен импульсным, а дополнительный - с интенсивностью, пропорциональной питающему напряжению. Устройство разделения сигналов основного и дополнительного фотопреобразователей может быть выполнено в виде импульсного и низкочастотного трансформаторов, первичные обмотки которых соединены последовательно, при этом первичная обмотка низкочастотного трансформатора зашунтирована конденсатором, емкостное сопротивление которого значительно меньше индуктивного сопротивления импульсного трансформатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения фотометрических параметров, и предназначено, преимущественно, для измерения прозрачности атмосферы на аэродромах.

Цель изобретения - повышение достоверности измерений за счет регистрации яркости фона.

На фиг.1 приведена блок-схема двухлучевого фотометра; на фиг.2 - вариант выполнения устройства разделения сигналов.

Фотометр содержит основной 1 и дополнительный 2 источники модулированного света и хронизатор 3, обеспечивающий поочередное включение этих источников. Свет от основного источника 1 через измерительный 4 и первый дополнительный 5 тракты поступают на измерительный 6 и дополнительный 7 фотопреобразователи соответственно. Свет от дополнительного источника 2 через эталонный 8 второй дополнительный 9 тракты поступает соответственно на те же фотопреобразователи.

К выходам фотопреобразователей 6 и 7 подключены соответственно входы устройств 10 и 11 разделения сигналов от источников 1 и 2 света. Первый выход устройства 10 соединен с входом пикового детектора 12, выход которого является выходом фотометра для измерения коэффициента ослабления в измерительном тракте (прозрачности). Непосредственно с выходом фотопреобразователя 6 связан выход измерения яркости фона.

Второй выход устройства 10 соединен с первым входом первой схемы 13 сравнения, к второму входу которой подключен второй выход устройства 11. Выход схемы 13 сравнения соединен с управляющим входом фотопреобразователя 6. Первый выход устройства 11 через пиковый детектор 14 соединен с первым входом схемы 15 сравнения, к второму входу которой подключен источник 16 опорного напряжения. Выход схемы 15 подключен к входу регулируемого источника 17 питания, к выходу которого подключен основной источник 1 света. Входы схем 13 и 15 сравнения выполнены с запоминанием уровня сигнала.

Устройство разделения сигналов содержит импульсный трансформатор 18, сигнал с которого подается на первый выход, и низкочастотный трансформатор 19, обмотка которого зашунтирована конденсатором, сигнал с вторичной обмотки которого подается на второй выход.

Работает фотометр следующим образом.

Под воздействием хронизатора 3 обеспечивается непрерывная последовательность световых сигналов от источников 1 и 2 света, которые поочередно через тракты 4 и 5, затем через тракты 8 и 9 поступают на фотопреобразователи 6 и 7.

При включении источника 2 света напряжение U₂ с выхода фотопреобразователя 6 подается через второй выход устройства 10 на первый вход схемы 13 сравнения и определяется выражением
U₂ = Φ₂K_эK, (1) где Φ₂ - световой поток источника 2;
К_э - коэффициент пропускания эталонного тракта;
К - коэффициент преобразования фотопреобразователя 6.

Одновременно с выхода преобразователя 7 через второй выход устройства 11 на второй вход схемы 13 сравнения подается напряжение U₂', равное
U₂' = Φ₂K_д2K_д, (2) где К_д2 - коэффициент пропускания тракта 9;
К_д - коэффициент преобразования фотопреобразователя 7.

Если это напряжение не равно напряжению U₂, то сигнал разности с выхода схемы 13 сравнения воздействует на управляющий вход фотопреобразователя 6 до наступления этого равенства, т.е. условия, при котором
К_э˙К = К_д2˙К_д, (3) или
K=

· K_д .. (4)
При включении источника 2 и включении источника 1 напряжение с выхода фотопреобразователя 6 подается через первый выход устройства 10 и пиковый детектор 12 на выход фотометра
U_вых = Φ₁τ˙К, (5) где Φ₁ - световой поток источника 1;
τ- коэффициент пропускания измерительного тракта (среды).

Одновременно с выхода фотопреобразователя 7 через первый выход устройства 11 и пиковый детектор 14 на первый вход схемы 15 сравнения подается напряжение U₁, равное
U₁ = Φ₁˙К_д1˙ К_д, (6) где К_д1 - коэффициент пропускания дополнительного тракта 5.

На второй вход схемы 15 сравнения подается напряжение от источника 16 опорного напряжения, равное U_оп.

Если напряжение U₁ не равно U_оп, то сигнал разности выхода схемы 15 сравнения воздействует на регулируемый источник 17 питания до наступления равенства U₁ = U_оп, при котором
U_оп = Φ₁˙К_д1˙К_д, (7)
Учитывая это равенство и равенство (4), статическую характеристику фотометра (5) можно записать следующим образом:
U_вых= U_оп

· τ_o,
(8) откуда видно, что результат измерения не зависит от коэффициентов преобразования фотопреобразователей.

Выходной сигнал от воздействия на фотопреобразователь 6 яркости фона можно записать в следующем виде:
U_ф =Φ ˙К . (9)
Учитывая равенство (4), можно написать
U_φ=

· φ=K_φ·φ .

(10)
Из этого выражения видно, что стабильность статической характеристики фотометра, как измерителя яркости фона, определяется стабильностью дополнительного фотопреобразователя 7.

Фотодиоды обладают весьма высокой временной и температурной стабильностью при измерениях переменных световых потоков, поэтому с вполне достаточной для практики достоверностью можно считать К_д = const, если использовать в качестве дополнительного фотопреобразователя фотодиод.

Устройство разделения сигналов может быть выполнено в виде общеизвестного синхронного коммутатора, управляемого хронизатором 3. Для исключения необходимости синхронизации цепей предлагается использовать устройство, показанное на фиг.2.

При использовании импульсного источника света в качестве основного, а пропорционального и низкочастотного - в качестве дополнительного разделения сигналов в устройстве разделения сигналов, показанном на фиг.2, происходит потому, что при поступлении импульсного сигнала на вход устройства на втором выходе сигнал отсутствует, так как сопротивление цепи параллельно соединенных конденсаторов и первичной обмотки низкочастотного трансформатора 19 пренебрежимо мало для импульсного сигнала, поэтому сигнал - только на первом выходе. Так как коэффициент передачи импульсного трансформатора 18 для низкочастотного сигнала пренебрежимо мал, то при наличии низкочастотного сигнала на входе, например, синусоидальной формы, сигнал - только на втором выходе.

Claims

1. ДВУХЛУЧЕВОЙ ФОТОМЕТР, содержащий основной и дополнительный источники модулированного света, измерительный, эталонный и два дополнительных оптических тракта, измерительный фотопреобразователь с регулируемым коэффициентом преобразования, дополнительный фотопреобразователь, две схемы сравнения и источник опорного напряжения, при этом выход основного источника света через измерительный и первый дополнительный тракты оптически связан с входами измерительного и дополнительного фотопреобразователей соответственно, выход дополнительного источника света - с указанными фотопреобразователями через эталонный и второй дополнительный тракты соответственно, а выход первой схемы сравнения соединен с управляющим входом измерительного фотопреобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений за счет регистрации яркости фона, в него дополнительно введены хронизатор основного и дополнительного источников света, два устройства разделения сигналов основного и дополнительного источников света, два пиковых детектора и регулируемый источник питания основного источника света, при этом выход измерительного фотопреобразователя соединен с входом первого устройства разделения сигналов, первый выход которого соединен с входом первого пикового детектора, выход которого является выходом фотометра, а второй выход первого устройства разделения сигналов подключен к первому входу первой схемы сравнения, с вторым входом которой соединен второй выход второго устройства разделения сигналов, вход которого соединен с выходом дополнительного фотопреобразователя, а первый выход через второй пиковый детектор соединен с первым входом второй схемы сравнения, второй вход которой соединен с источником опорного напряжения, а выход - с управляющим входом регулируемого источника питания, второй выход измерительного фотопреобразователя является выходом сигнала фона.

2. Фотометр по п.1, отличающийся тем, что основной источник света выполнен импульсным, а дополнительный - с интенсивностью, пропорциональной питающему напряжению, каждое из устройств разделения сигналов выполнено в виде импульсного и низкочастотного трансформаторов, первичные обмотки которых, соединенные последовательно, являются входом устройства разделения сигналов, а вторичные обмотки - первым и вторыми выходами соответственно, при этом первичная обмотка низкочастотного трансформатора зашунтирована конденсатором, емкостное сопротивление которого на частоте импульсов основного источника света много меньше индуктивного сопротивления первичной обмотки импульсного трансформатора.