SU1300348A1

SU1300348A1 - Phase method of performing photometric measurements

Info

Publication number: SU1300348A1
Application number: SU843800275A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Фортус
Original assignee: Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного научного центра АН СССР
Priority date: 1984-10-11
Filing date: 1984-10-11
Publication date: 1987-03-30

Abstract

Изобретение относитс к области фотометрических измерений и может быть использовано дл измерени оптической плотности вещества и коэффициентов отражени отражающих поверхностей . С целью повышени точности и чувствительности между суммарными и опорным сигналами поддерживают заданное значение разности фаз регулированием соотношени или разности фаз между эталонным и измерительным пучками и определ ют отношение амплитуд пучков в каналах по величине регулируемого параметра. 1 ил. со 4 00The invention relates to the field of photometric measurements and can be used to measure the optical density of a substance and the reflection coefficients of reflecting surfaces. In order to increase accuracy and sensitivity between the sum and reference signals, the set value of the phase difference is controlled by adjusting the ratio or the phase difference between the reference and measurement beams and the ratio of beam amplitudes in the channels is determined by the value of the controlled parameter. 1 il. from 4 00

Description

Изобретение относитс к области фотометрических измерений и может быть использовано дл измерени оптической плотности вещества и коэффициентов отражени отражающих повер хностей.The invention relates to the field of photometric measurements and can be used to measure the optical density of a substance and the reflection coefficients of reflecting surfaces.

Целью изобретени вл етс повышение точности и чувствительности из мерен ий.The aim of the invention is to improve the accuracy and sensitivity of the measurements.

На чертеже показана структурна схема устройства, реализующего способ .The drawing shows a block diagram of the device that implements the method.

Устройство содержит источник 1 света, модул тор 2, обладающий способностью плавно мен ть фазу между эталонным и измерительным пучками света, фотоприемник 3, фазометр 4, генератор 5 опорного сигнала, св занный с.модул тором 2, и переменный ослабитель 6 с коэффициентом про пускани Т, Модул тор 2 направл ет пучок света от источника 1 в два канала К .и К таким образом, что каждый пучок создает на выходе фотоприемника 3 сигналы А ,Т cos a3t и A-COS ( Jt + (f ) соответственно, где А и А - амплитуды эталонного и измерительного сигналов, ч - фаза межд эталонным и измерительным сигналами, (-0- частота модул ции.The device contains a source of light 1, a modulator 2 with the ability to smoothly change the phase between the reference and measuring beams of light, a photodetector 3, a phase meter 4, a generator 5 of the reference signal associated with the modulator 2, and a variable attenuator 6 with a transmission coefficient T, Modulator 2 directs a beam of light from source 1 to two channels K. And K in such a way that each beam generates signals A, T cos a3t and A-COS (Jt + (f), respectively, at the output of photodetector 3, where A and A - amplitudes of the reference and measuring signals, h - phase between the reference and and Measurement signals, (-0- modulation frequency.

Сз/ммарный сигнал на выходе фотоприемникаSz / mmarny signal at the output of the photodetector

1. А2Г(ТГ+ cos4 ) + sin2.p cos(a3t+4),1. A2G (TG + cos4) + sin2.p cos (a3t + 4),

(1) где V- фаза суммарного сигнала,(1) where V is the phase of the sum signal,

искомое отношение инГ А/А,The desired ratio of AH / A,

тенс шностей, определ емое из выражени strengths, determined from the expression

+ С08 If + C08 If

ctgV ---r----.(2)ctgV --- r ----. (2)

sin If sin If

Фазометр 4 измер ет разность фаз между суммарным сигналом (1) и опорным сигналом от генератора 5.Phase meter 4 measures the phase difference between the sum signal (1) and the reference signal from generator 5.

При равенстве фаз сигналов в опорном и эталонном каналах фазометр регистрирует значение фазы Ч .With equal phases of signals in the reference and reference channels, the phase meter records the value of the phase H.

Искомое значение отношени интенсивно стей пучков света Г определ ют по З1 ачению фазы между этими пучками Ч (при заданном значении Т) или по величине ослаблени Т (при заданном значении Ч ) которые измер ют при заданном и поддерживаемом значении фазы Ф .The sought value of the intensity ratio of the light beams T is determined by the value of the phase between these beams H (for a given value of T) or by the magnitude of the attenuation T (for a given value of H) which are measured for a given and maintained value of the phase F.

Как следует из (2), абсолютна ошибка измерени отношени Г находитс из формулыAs follows from (2), the absolute measurement error of the ratio Γ is found from the formula

1 Р 21 P 2

лГ tr ctg Ft--;- - 2rctg Ч +lg tr ctg Ft -; - - 2rctg H +

1 - Г 2 т1 - G 2 t

.---тгМ(3).--- tgM (3)

в известном способе измерений A.f- неточность фазы, вызванна погрешност ми модул тора (систематическа ошибка) и ошибка измерени фазы электрических сигналов (дл обычных фазометров 0,02). В простейшем случае, часто реализуемом на практике, f 90°, Г arcctgH/ и лГ (1 +Г )дФ. Во всем динамическом диапазоне изменени Г/О Г 1/ ошибка измерени &Ч .Х й. и in the well-known method of measurement, A.f- phase inaccuracy caused by modulator errors (systematic error) and phase measurement error of electrical signals (for conventional phase meters, 0.02). In the simplest case, often implemented in practice, f 90 °, G arcctgH / and lH (1 + G) dF. Over the entire dynamic range of variation of G / OG 1 / measurement error & H.X y. and

чувствительность 1 -р 0,5.sensitivity 1 –0.5.

А BUT

в данном спо:собе,- когда дЧ - ошибка измерени фазы между эталонным и измерительным сигналами и дФ- ошибка поддержани фазы Ч , повышение чувствительности ii точности достигаетс за счет трех факторов.in this method: when df is the error in measuring the phase between the reference and measurement signals and df the error in maintaining the phase H, the increase in sensitivity ii accuracy is achieved due to three factors.

При оптимальном выборе значени фазы ф можно згменьшить значение .коэффициента перед &.Ч к формуле (3); Так, например, при Ц 90°With an optimal choice of the value of the phase f, one can decrease the value of the coefficient before the amp. C to the formula (3); For example, when C 90 °

, - г (4) Во всем динамическом диапазоне изменени Г ошибка измерени О дГ 1 :0,5 ( Aif+д,) и чувствительность, - r (4) In the whole dynamic range of change, the measurement error O dG 1: 0.5 (Aif + d,) and sensitivity

2 . . й.Г2 . y.G

Точность измерени разности фаз двух оптических пучков может быть существенно вьшзе, чем точность измерени разности фаз электрических сигналов . Так, если модул ци осуществл етс пол ризационным, модул тором, когда разность фаз равна углу разворота осей пол ризаторов,, точность измерени угла разворота составл ет единицы минз т, т.е. 4-1С, и точность предлагаемого метода определ етс только точностью поддержани фазы V.The accuracy of measuring the phase difference of two optical beams can be significantly higher than the accuracy of measuring the phase difference of electrical signals. So, if the modulation is carried out by a polarization modulator, when the phase difference is equal to the angle of rotation of the axes of polarizers, the accuracy of the measurement of the angle of rotation is a unit of minus, i.e. 4-1C, and the accuracy of the proposed method is determined only by the accuracy of maintaining phase V.

Поскольку фаза Ч поддерживаетс заданной и, следовательно, мен етс в узком динамическом диапазоне, точность ее поддержанрш может быть легко увеличена.Since the phase H is maintained at a predetermined and, therefore, varies in a narrow dynamic range, its accuracy can be easily increased.

Claims

Formula inveni.ni

Phase method of photometric measurements, including key modulation of the beam 3130

in the reference and measurement channels in intensity and measurement of the phase difference between the total and reference signals, in contrast to the fact that, in order to increase accuracy and sensitivity, the phase difference between the total and reference signals

„If

set equal and maintain

unchanged in the measurement process by adjusting the ratios of intensities or phases between the standard and measuring signals to the value of the controlled parameter, the desired value is determined.

Editor L. Veselovska

Order 1143/42 Circulation 777 Subscription

VNISh State Committee of the USSR

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk, Embankment, 4/5

Production and printing company Uzhgorod, st. Project, 4

Compiled by E. Makolkin Texpert M. Morgenthal

Proofreader M. Nozho