SU1693395A1 - Устройство дл измерени малых оптических потерь импульсно-периодического излучени - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  измерени  малых оптических потерь в различных средах. Цель изобретени  - повышение чувствительности и точности измерений за счет снижени  величины неинформативной модул ционной составл ющей фотоэлектрического сигнала при реализации балансного способа измерений. Снижение модул ционной составл ющей обеспечиваетс  низкочастотной фильтрацией при фоюприеме и вычитанием из сигнала регистрируемого при попеременном пропускании через образец и эталон двух потоков излучени  от одного источника, сигнала, дополнительно регистрируемого непосредственно от источника изпучечи . Последний сигнал используетс , кроме того, в качестве управл ющего в схеме автоматической регулировки усилени , с помощью которой устран етс  вли ние флуктуации источника, и в схеме стробировани  с двум  ключами, предназначенной дл  снижени  вли ни  шумов фотоприемников, включающей фотоприемники лишь на врем , когда величина светового сигнала превышает заданный уровень. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к фотометрии и может быть использовано дл  измерени  малых оптических потерь в твердых, жидких и газообразных средах.

Цель изобретени  - повышение чувствительности и точности измерений малых оптических потерь импульсно-периодиче- ского излучени .

На чертеже приведена структурна  схема устройства.

Устройство содержит оптически св занные источник 1 излучени , оптические каналы 2 и 3, последовательно расположенные обтюратор 4, нулевую заслонку 5 в одном из каналов, светособирающий элемент 6, измерительный 7 и опорный 8 фотоприемники , последовательно включенные вычита- тельЭ и первый дифференциатор 10, управл емый усилитель 11 синхронный детектор 12, измерительный блок 13, последовательно включенные второй дифференциатор 14, схему 15 фиксации уровн  сигнала м фильтр Н нижних частот, компаратор 17 и ключи 18 и i9. При этом опорный фотоприемнмк 8 оптически сопр жен с источником 1 излучени , выход фильтра 16 нижних частот подключен к управл ющему входу управл емого усилител  11, сигнальный вход которого подключен к выходу первого дифференциатора 10, причем измерительный 7 и опорный 8 фотоприемники выполнены с возможностью реализации режима

ttssЈ&

накоплени  и подключены к входам вычита- тел  9, а обтюратор 4 выполнен с темновым интервалом, равным интервалу пропускани , и установлен с возможностью противофазного перекрыти  каналов,

Компаратор 17 и ключи 18 и 19 выполн ют функцию схемы стробировани . При этом вход компаратора 17 подключен к выходу схемы 15 фиксации уровн  сигнала, а выход компаратора 17 - к управл ющим входам ключей 18 и 19, сигнальные входы первого (18) из которых подключены к выходу управл емого усилител  11 и входу синхронного детектора 12, а второго (19) к выходу схемы 15 фиксации уровн  сигнала и к входу фильтра 16 нижних частот,

Устройство работает следующим образом .

Излучение источника 1 распростран етс  по каналам 2 и 3, противофазно прерываетс  обтюратором 4 и сводитс  к светособирающим элементом 6 на измерительный фотоприемник 7 Сравниваемые потоки уравниваютс  с помощью нулевой заслонки 5. Обтюратор 4 осуществл ет переключение каналов потоков без темповых интервалов на частоте, в несколько раз меньшей частоты следовани  импульсов излучени . В исходном состо нии, когда равны сравниваемые потоки, световой сигнал на частоте переключени , поступающий на измерительный фотоприемник 7, равен нулю . В случае изменени  оптической плотности измер емого объекта (возникает разбаланс интенсивностей излучени  в каналах устройства, который приводит к по влению светового сигнала на частоте прерывани .

На опорный фотоприемник 8 поступает световой сигнал непосредственно от источника 1, не содержащий информации о поглощении .

Включенные в режим накоплени  фотоприемники 7 и 8 обеспечивают низкочастотную фильтрацию фотоэлектрического сигнала. Величина неинформативной модул ционной составл ющей снижаетс  пропорционально отношению частоты следовани  импульсов к частоте переключени  каналов. Выходные сигналы г. фотоприемников 7 и 8 вычитаютс  в блоке 9 с широкой полосой пропускани , причем сиг- калы уравниваютс  по величине в положении , когда открыт канал, свободный от оптических потерь, После дифференциатора 10 подавлени  неинформативной составл ющей за счет вычитани  в блоке 9 сохран етс  при широкой полосе пропускани  электронного тракта фотоприемник-- вычитатель-дифференциатор

Далее сигнал усиливаетс  широкополосным усилителем 11 и поступает синхронный детектор 12 в измерительный блок 13, который измер ет выходное напр жение . Величина оптических потерь определ етс  по отношению напр жени  сигнала ослаблени  к напр жению полного сигнала, измеренному при внесении 100%- ных оптических потерь. Дл  исключени  по0 грешностей измерений, св занных с изменением мощности источника 1 во времени , устройство снабжено автоматической регулировкой усилением (АРУ), компенсирующей изменени  полного сигнала, и вклю5 чающей в себ  блоки 14-16. Дифференциатор 14 восстанавливает форму светового сигнала на опорном фотоприемнике 8, схемой 15 фиксации уровн  осуществл етс  прив зка продифференци0 рованного сигнала к нулевому уровню так, что нулевой мощности соответствует нулевое напр жение электрического сигнала. С помощью фильтра 16 нижних частот импуль- сно-периодический сигнал усредн етс , и

5 формируетс  посто нный сигнал, пропорциональный средней мощности источника 1, Полученный посто нный сигнал подаетс  на управл ющий вход усилител  11, коэффи- ииет усилени  которого обратно пропор0 ционален напр жению на управл ющем входе. В результате обеспечиваетс  посто нна  величина полного сигнала, независ ща  , флуктуации мощности источника 1. Причем, дл  повышени  точности АРУ

5 фильтр 16 нижних частот должен быть идентичен выходному фильтру синхронного детектора 12.

Снижение вли ни  собственных шумов фотоприемников при больших скважност х

0 импульсов осуществл етс  с помощью схемы стробировани . Сигнал с выхода схемы 15 фиксации уровн  поступает на компаратор 17, вырабатывающий пр моугольные управл ющие импульсы, длительность ко5 торых определ етс  интервалом, в течение которого величина сигнала превышает задаваемый при настройке схемы уровень 10- 20% от максимума импульсов. Полученные пр моугольные сигналы подаютс  на уп0 равл ющие входы ключей 18 и 19, первый из которых коммутирует сигнал, поступающий на вход синхронного детектора 12, а второй - сигнал, поступающий на вход фильтра 16 нижних частот. Схема стробировани  фак5 тически включаетфотоприемники8и7лишь на врем , когда величина светового сигнала превышает задаваемый уровень. При этом вли ние собственных шумов фотоприемников 7 и 8 снижаетс . Применением ключей 18 и 19 достигаетс  идентичность измерительного электронного тракта и тракта АРУ, что необходимо дл  сохранени  точности измерений.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  малых оптических потерь импульсно-периодического излучени , содержащее оптически св занные источник излучени , два оптических канала и расг сложенные последовательно обтюратор, нулевую заслонку в одном из каналов, светособирающии элемент, измерительный фотоприемник, а также последо- вательно включенные усилитель, синхронный детектор, синхронизованный с

   частотой вращени  обтюратора, и измерительный блок, отличающеес  тем, что с целью повышени  чувствительности и точности, в него введены опорный фотоприемник оптически сопр женный с источником излучени , последовательно включенные вычитатель и дифференциатор, выход которого подключен к сигнальному входу усилител , причем измерительный и

   опорный фотоприемники выполнены с возможностью реализации режима накоплени  и подключены к входам вычитател , а обтюратор выполнен с темнОвым интервалом, равным интервалу пропускани , и установлен с возможностью перекрыти  каналов