SU1427246A1 - Устройство дл измерени индикатрис рассе ни света - Google Patents

Abstract

.Изобретение относитс  к оптическим устройствам дл  изучени  размеров , формы и электромагнитных свойств частиц по угловому распределению рассе нного ими света. Цель изобретени  - повьп ейие быстродействи  за счет оперативной независимой автоматической коррекции чувствительности

Description

вид а

(Л

устройства к световым потокам в Отдельных узких интервалах из всего диапазона углов, на которых рёгист рируетс  рассе нный световой поток. Устройство содержит диск-модул тор 5, жестко закрепленный на валу механизма 4 вращени  призмы 3, оптроннуго пару 7 реперов угла сканировани , котора  формирует электрические счгна- .лы, каждый из которых однозначно св зан с величиной угла между направлением падающего и. рассе нного световых потоков в данный момент времени. Формирователь 17 по этим сигналам формирует импульсы, в каждом промежутке между которыми при замыкании соответствующих ключей 34 в обратную св зь управл емого преобразовател  ток - напр жение 31 подключаютс  масштабные резисторы 33, соответствующие требуемому значению коэффициента преобразовани  управл емого преобра зовател  ток - напр жение 31, Тое. автоматически регулируетс  верхн   граница динамического диапазона регистрируемых сигналов, величина которой автоматически поддерживаетс  в данных промежутках углов при последующих циклах сканировани  по углам. Последнее достигаетс  тем, что в любой момент времени информаци  о рассе нном потоке на фотоприемнике 15 оп-арежает информацию о рассе нном

потоке на фотоприемнике 14 точно на один участок коррекции и в конце цикла развертки по углу пиковый детектор 20 вьщел ет сигнал, соответствующий наибольшей интенсивности рассе нного потока на данном участке коррекции . Выходное напр жение пикового детектора 20 поступает на аналоговое запоминающее устройство 25, где сохран етс  на прот жении последзпощего участка коррекции и используетс  дл  установлени  коэффициента преобразовани  преобразовател  ток - напржение 31. Управление управл емым пиковым детектором 20 и управл емым запоминающим устройством 25 осуществл етс  электрическими импульсами с формировател  17 через линии задержки 18 и 19. Дл  включени  соответствующих аналоговых ключей 34 и подключени  требуемых масштабных резисторов 33 в цепь обратной св зи операционного усилител  32 выходное напр жение управл емого запоминающего устройства 25 поступает в блок компараторов 29. Совокупность выходных сигналов блока компараторов 29 образует код управлени  аналоговыми ключами 34, в зависимости от которого включаютс  соответствующие аналоговые ключи 34 и устанавливаетс  коэффициент преобразовани  преобразовател  ток - напр жение 31„ 1 ил.

1

Изобретение относитс  к оптическим устройствам дл  изучени  размеров , формы и электромагнитных свойст частиц по угловому распределению рассе нного ими света и может быть использовано в химической, биологической , энергетической, авнационно- ракетной и других отрасл х промышленности при исследовании характеристик мелкодисперсной конденсированной фазы нестационарных обьектов с разнообразными сильно измен ющимис  формами индикатрис.

Цель изобретени  - повьттение быстродействи  устройства дл  измерени  индикатрис рассе ни  света.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 излучени , последовательно расположенные на пути излучени  неподвижную призму 2, призму 3, установлен- ную на валу механизма 4 вращени  призмы 3, диск-модул тор 5, жестко закрепленный на валу механизма 4, причем в диске-модул торе равномерно по окружности расположены отверсти , число которых равно количеству поддиапазонов коррекции чувствительности устройства, оптически замыкающиес  через отверсти  в диске-модул торе 5 оптронные пары 6 и 7 реперов на-чала цикла и реперов угла сканировани  соответственно, соосные кольцевые зеркала 8 и 9, выполненные в виде вогнутьк сфер и расположенные

софокусно между собой по обе стороны неподвижной призмы 2 соосно с осью вращени  призмы 3, плоские зеркала 10-12, расположенные в фокусах зеркал 8 и 9 под углом к световому потоку, причем зеркала 10 и 11 размещены в диаметрально противоположных фокусах, а зеркало 12 смещено в сторону, противоположную направле- нию вращени  механизма 4, на угол

360° Cf , где п - число отверстий

реперов угла сканировани , фотоприемник 13 пр мого излучени , расположенный на пути потока излучени , отраженного зеркалом 10, фотоприемники 14 и 15 рассе нного излучени , расположенные на пути потоков излучени , отраженных зеркалами 11 и 12 соответственно.

Устройство также содержит предварительный усилитель 16 канала управлени , вход которого подключен к электрическому выходу фотоприемника 15 канала управлени , формирователь 17 импульсов реперов угла сканировани , вьтолненный в виде ждущего мультивибратора, вход котороЛ) подключен к электрическому выходу оп- тронной пары 7 реперов угла сканировани , последовательно соединенные

.линии 18 и 19 задержки, при этом вход линии 18 задержки подключен к выходу формировател  17, управл емый пиковый детектор 20, содержащий входной аналоговый ключ 21, информационный вход которого  вл етс  входом детектора 20 и подключен к выходу предварительного усилител  16 канала управлени , управл ющий вход ключа 21 через инвертор 22 подключен к управл ющему входу детектора 20, который подключен к выходу второй линии 19 з адержки, а выход ключа 21

пиковый детектор 23 подключен к выходу детектора 20 и информационному входу аналогового ключа 24, выход которого подключен к общей шине, а управл кйций вход - к управл ющему входу управл емого пикового детекто- ра 20, управл емое аналоговое запоминающее устройство 25, содержащее входной аналоговый ключ 26, информационный вход которого  вл етс  входом запоминающего устройства 25 и подключен к выходу управл емого пикового детектора 20, выход ключа 26 через запоминающее устройство 27

подключен к выходу запоминающего устройства 25 и информационному входу аналогового ключа 28,вькод которого с- подключен к общей шине, а управл ющий вход - к первому управл ющему входу запоминающего устройства 25, подключенному к выходу формировател  17, управл ющий вход клточа 26 подклю0 чен к второму управл ющему входу устройства 25 и выходу первой линии 18 задержки, блок 29 компараторов, содержащий п компараторов 30, входы которых запараллелены и подключены

5 к выходу управл емого запоминающего устройства 25, управл емый преобразователь 31 ток - напр жение, состо щий из операционного усилител  32, в цепь отрицательной обратной св зи

0 которого параллельно включены цепи из последовательно соединенных масштабных резисторов 33 и аналоговых ключей 34, управл ющие входы которых  вл ютс  управл ющим входом преобразовател  31, подключенным к выходу блока 29, инвертирующий вход операционного усилител  32 подключен к входу преобразовател  31, к которому подключен электрический выход, фото0 пpиe fflикa 14, регистратор 35, первый вход которого подключен к выходу блока 29 компараторов, второй - к выходу управл емого преобразовател  3 ток - напр жение, третий - к

5 выходу фотоприемника 13 пр мого из- лучели , четвертый - к выходу оптрон-, ной пары 6 реперов начала цикла , а п тый - к выходу формировател  17 импульсов репера угла сканировани .

0 Устройство работает следующим образом .

5

Поток излучени  лазера, отража сь от призм 2 и 3 и кольцевых зеркал 8 и 9, пересекает исследуемый объект под различными углами в зависимости от углового положени  призмы 3. Рассе нное частицами излучение после отражени  от кольцевого зеркала 9 собираетс  в фокусе F,,, и, отража сь, от поворотного зеркала 11, попадает на фотоприемник 14, а отража сь от поворотного зеркала 12, попадает на фотоприемник 15. На электрические выходы фотоприемников 14 и 15 поступают сигналы, пропорциональные интен сивности рассе нного излучени , выход щего из исследуемого объекта под углами ср, и Cpj соответственно, при

этом разность между углами расположени  фото приемников 14 и 15 &cf

Cfj- LP, , где n - число реперов

5

угла поворота призмы 3, равное числу

участков коррекции чувстйительности. Поток,излучени , отражеиньй от зеркала 10, подает на фотоприемник 13, на электрическом выходе которого фор- ю мируетс  сигнал, пропорциональный интенсивности потока излучени  источника 1 излучени , и регистрируетс  регистратором 35 (по третьему входу).

В процессе развертки по углу на выходе формировател  17 формируютс  периодические во времени электрические импульсы, каждый из которых соответствует определенному углу падени  излучени  на исследуемый объект. Электрические импульсы с формировател  J 7 сдвигаютс  на вел гаину дли- тельности импульса с линии 18 задержки и на величину двойной длительности с выхода линии 19 задержки .

Сигнал фотоприемн1пса 15 через . предварительный усилитель 16 поступает на управл емый пиковый детектор 20, который вьдел ет максимальный сигнал, соответствующий наибольшей интенсивности рассе нного потока на данном участке коррекции. Это осу- ществл етс  следующим образом. Выходной сигнал с предв арительного усилител  16 через входной ключ 21 (открытый высоким выходным уровнем инвертора 22 при отсутствии на входе инвертора импульса) поступает на пиковый детектор 23, устанавливаемый в нулевое положение аналоговым ключом 24, который подключает выход пикового детектора к .общей шине при поступлении на его управл ющий вход импульса с выхода линии 19 задержки, Так как углы между соседними отверсти ми в диске-модул торе 5 (с вершиной в центре диска) одинаковы дл  всех отверстий ( и tp const), в любой момент времени информаци  о рассе нном потоке на фотоприемнике 15 оперелсает информацию о рассе нном потоке на фотоприемнике 14 точно на один участок коррекции и в конце цикла развертки по углу пиковый детектор 20 вьщел ет сигнал, соответствующий наибольшей интенсивности рассе нного потока на данном участке коррекции

15

J4272466

Выходное напр жение пикового детектора 20 поступает на управл емое аналоговое запоминающее устройство 25, входной аналоговый ключ 26 которого открьюаетс  выходным импульсом линии 18 задержки Предварительна  установка нул  запоминающего устройства 27 производитс  аналоговым ключом 28, подключающим его выход к общей шине в момент поступлени  управл ющего импульса с выхода формировател  17.

Зафиксированное на данном участке коррекции максимальное напр жение сохран етс  на прот жении последую- щего участка коррекции и используетс  дл  установки коэ)фициента преобразовани  управл емого преобразовател  31 ток - напр жение.

Дл  включени  соответствующих аналоговых ключей 34 и подключени  требуемых масштабных резисторов 33 в цепь обратной св зи операционного усипител  32 выходное напр жение запоминающего устройства 25 подаетс  в блок 29 компараторов 30, настроенных на различные напр жени  срабатывани , Совокулность выходных сигналов компараторов 30, уровень срабатывани  которых лревышен сигналом из устройства, образует код управлени  аналоговыми ключами 34, устанавливающими коэффициент преобразовани  пре- 25 образовател  31 ток - напр жение, ко- торьй регистрируетс  регистратором 35 (в виде кода по первому его входу),

Таким образом, в процессе эксперимента регистратор 35 фиксирует информацию о текущем значении угла

20

25

30

40

сканировани , начала вани , интенсивности

цикла сканиро- пр мого излучени , интенсивности рассе нного излучени  и коэффициента преобразова- 45 ни  управл емого преобразовател  3-1 ток - напр жение.

К фотоприемнику 14 не предъ вл етс  требований по линейности коэффициента преобразовани , так как нелинейность в данном с лучае компенсируетс  выбором напр жени  срабатьша- ни  соответствующих компараторов 30 Текущее значение угла сканировани  поступает на п тьш вход регистратора 35 с формировател  17. Реперный импульс начала цикла с выхода оптрон- ной пары 6 поступает на четвертый вход регистратора 35,

50

55

сканировани , начала вани , интенсивности

цикла сканиро- пр мого излучени , интенсивности рассе нного излучени  и коэффициента преобразова- 5 ни  управл емого преобразовател  3-1 ток - напр жение.

К фотоприемнику 14 не предъ вл етс  требований по линейности коэффициента преобразовани , так как нелинейность в данном с лучае компенсируетс  выбором напр жени  срабатьша- ни  соответствующих компараторов 30 Текущее значение угла сканировани  поступает на п тьш вход регистратора 35 с формировател  17. Реперный импульс начала цикла с выхода оптрон- ной пары 6 поступает на четвертый вход регистратора 35,

0

5

Таким образом обеспечиваетс  автматическа  независима  (в темпе эксперимента ) коррекци  чувствительности устройства к световым потокам, рассе нным под различными углами, в частности к световым потокам в отдельных узких (практически 1-5°) интервалах из всего диапазона углов на которых регистрируетс  рассе нный световой поток. Это обеспечивает высокое быстродействие устройства и возможность регистрации световых потоков в широком динамическом диапазоне (до йО дБ)с

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  индикатрис рассе ни  света, содержащее источник , последовательно- расположенные на пути излучени  неподвижную призму и вторую призму с механизмом ее вращени , два соосных . кольцевых зеркала, вьшолненных в виде вогнутБк сфер и расположенных софокусно между собой по обе стороны неподвижной призмы соосно с осью вращени  второй призмы, два плоских зеркала, расположенных под углЬм к оси светового потока в диаметрально против оположных фокусах кольцевых зеркал и оптически св занных фо- топриемниками пр мого и рассе нного излучений, диск-модул тор, жестко закрецленньй на валу механизма вращени  оптически загущающиес  -через отверстие в диске-модул торе оптронные.лары реперов начала цикла и реперов угла сканировани .

   управл емый преобразователь ток - на- 40 входу аналогового запоминающего устпр жение и регистратор, о т л и .- чающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены дополнительное плоское зеркало , фотоприемник канала управле- .ни , оптически св занный с ним, предусилитель, формирователь, две линии задержки, управл емый пиковый

   детектор, управл емое аналоговое запоминающее устройство и блок компараторов , причем дополнительное плоское зеркало расположено в фокусе кольцевых зеркал под углом к оси светового потока, фотоприемник канала управлени  с дополнительным плоским зеркалом установлен в плоскости

   фотоприемника рассе нного излучени , перпендикул рной оси вращени  второй призмы, с угловым смещением в сторону , противоположную направлению вращени  призмы, относительно $6топриемника рассе нного излучени  на угол,-равный углу между соседними отверсти ми в диске-модул торе относительно его центра, выход фотоприемника канала 5шравлени  через предусилитель подключен к входу управл емого пикового детектора, выход которого через управл емое аналоговое запоминающее устройство подключен к входу блока компараторов, выход которого подключен к первому входу регистратора и управл ющему входу управл емого преобразовател  ток - напр жение, информационный вход которого подключен к электрическому выходу фотоприемника рассе нного излучени , а выход - к второму входу регистратора, третий вход которого подключен к выходу фотоприемника пр мого излучени , четвертый вход регистратора подклю- .

   чен к выходу оптронной пары реперюв начала цикла, выход оптронной пары реперов угла сканировани  подключен к входу формировател , выход которого подключен к перво му зтгравл ющему

   роиства, п тому входу регистратора и входу первой линии задержки, выход которой подключен к второму управл ющему входу аналогового запоминающего 45 устройства и входу второй линш задержки , выход которой подключен к управл ющему входу пикового детекто- . ра.