SU1696894A1 - Photometer - Google Patents

Photometer Download PDF

Info

Publication number
SU1696894A1
SU1696894A1 SU904800199A SU4800199A SU1696894A1 SU 1696894 A1 SU1696894 A1 SU 1696894A1 SU 904800199 A SU904800199 A SU 904800199A SU 4800199 A SU4800199 A SU 4800199A SU 1696894 A1 SU1696894 A1 SU 1696894A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
voltage
generator
photodiode
input
Prior art date
Application number
SU904800199A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Вячеславович Кольцов
Владимир Иванович Третьяк
Original Assignee
Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко filed Critical Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко
Priority to SU904800199A priority Critical patent/SU1696894A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1696894A1 publication Critical patent/SU1696894A1/en

Links

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к оптико-электронной технике и может использоватьс  дл  фотометрировани  стационарных световых потоков, имеющих широкий динамический диапазон по освещенности. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений интенсивности стационарных световых потоков. Устройство содержит операционный усилитель 2 с фотодиодом 1. компаратор 3, генератор 4 линейно спадающего напр жени , одновибратор 5, линию 6 задержки, коммутирующий элемент 7, образцовый источник 8 напр жени , генератор 9 компенсирующего тока, устройство 11 выборки-хранени , в котором происходит запоминание значени  напр жени , соответствующего начальному напр жению на барьерной емкости фотодиода 1. Это значение  вл етс  опорным дл  генератора 4 линейно спадающего напр жени . 3 ил. с 43The invention relates to an opto-electronic technique and can be used for photometry of stationary light fluxes with a wide dynamic range in illumination. The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements of the intensity of stationary light fluxes. The device contains an operational amplifier 2 with a photodiode 1. a comparator 3, a generator 4 linearly decreasing voltage, a single vibrator 5, a delay line 6, a switching element 7, an exemplary voltage source 8, a compensating current generator 9, a sampling-storage device 11 in which remembering the value of the voltage corresponding to the initial voltage on the barrier capacitance of the photodiode 1. This value is the reference for the generator 4 linearly decreasing voltage. 3 il. from 43

Description

Фиг 1Fig 1

Изобретение относитс  к оптоэлект- ронной технике и может быть использовано при фотометрировании стационарных световых потоков, имеющих широкий динамический диапазон по освещенности.The invention relates to an optoelectronic technique and can be used in the photometry of stationary light fluxes with a wide dynamic range in illumination.

Известен фотометр на основе фотодиода , включенного в цепь обратной св зи операционного усилител , в котором под действием светового потока происходит разр д предварительно зар женной барьерной емкости фотодиода. При этом момент равенства значений линейной функции, описывающей разр д барьерной емкости фотодиода, величине некоторой заданной опорной функции, реализуемой специальным генератором, фиксируетс  на временной оси 1A photometer is known based on a photodiode included in the feedback circuit of an operational amplifier, in which the discharge of the pre-charged barrier capacitance of the photodiode occurs under the action of the light flux. At the same time, the moment of equality of the values of the linear function describing the discharge capacitance of the photodiode to the value of some given reference function implemented by a special generator is fixed on the time axis 1

Такой фотометр характеризуетс  существенной зависимостью точности измерений от стабильности уровн  зар да барьерной емкости фотодиода (1)н) и начального напр жени  специального генератораSuch a photometer is characterized by a substantial dependence of the measurement accuracy on the stability of the charge level of the barrier capacitance of the photodiode (1) n) and the initial voltage of a special generator

(Uon).(Uon).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  фотометр, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход - с катодом фотодиода, а выход - с анодом последнего и инвертирующим входом компаратора, вторым входом подключенного к выходу генератора линейно спадающего напр жени , а выходом - к входу одновибратора, подключенного к управл ющим входам генератора линейно спадающего напр жени  и коммутирующего элемента, коммутируемые входы которого подключены к образцовому источнику напр жени  и генератору компенсирующего тока, а выход - к катоду фотодиода 2. Сущность рассматриваемой схемы состоит в определении моментов равенства напр жений: определ емого интегральной освещенностью фотодиода с выхода операционного усилител  и линейно спадающего напр жени  генератора. Частота указанных событий, фиксируемых компаратором , каждое переключение которого инициирует повторный зар д барьерной емкости фотодиода и, следовательно, повторение цикла работы устройства, пропорциональна интенсивности измер емого излучени .The closest in technical essence to the invention is a photometer containing an operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the zero potential bus, the inverting input to the cathode of the photodiode, and the output to the anode of the latter and the inverting input of the comparator, the second input connected to the output of the linearly falling generator voltage, and the output - to the input of a one-shot, connected to the control inputs of the generator of a linearly falling voltage and a switching element, the switching inputs of which Keys to the exemplary supply voltage and a compensating current generator, and an output - to the cathode of the photodiode 2. The essence of this circuit is to determine the equality of moments voltages: defined by the integrated illumination of the photodiode from the output of the operational amplifier and linearly falling voltage generator. The frequency of these events recorded by the comparator, each switch of which initiates a recharge of the barrier capacitance of the photodiode and, consequently, the repetition of the cycle of operation of the device, is proportional to the intensity of the measured radiation.

Известному устройству присуща погрешность измерений, обусловленна  нестабильностью параметров схемы, и прежде всего уровнем зар да барьерной емкости фотодиодами)и начального напр жени  генератора линейно спадающего на- пр жени  (Uon) из-за температурногоThe known device has an inherent measurement error due to the instability of the circuit parameters, and first of all the level of the charge capacity of the barrier capacitance of the photodiodes) and the initial voltage of the generator of linearly falling voltage (Uon) due to temperature

дрейфа системы, дробовых и радиационных шумов фотодиода, других нестационарных внешних воздействий. При относительном изменении UH, равном 611н, относительноеsystem drift, shot and radiation noise of the photodiode, other non-stationary external influences. When the relative change in UH is 611n, the relative

изменение периода следовани  выходных импульсов известной схемы составл етthe change in the period of the output pulses of a known scheme is

6Т - 6UH/(1 + UOH/UH,6T - 6UH / (1 + UOH / UH,

а поскольку дл  известного устройства принимаетс  UH Uon, то 6Т 6UH/2.and since UH Uon is adopted for a known device, 6T 6UH / 2.

0 Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений интенсивности стационарных световых потоков.0 The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements of the intensity of stationary light fluxes.

В устройство, содержащее операционный усилитель, неинвертирующий вход ко5 торого соединен с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход - с катодом фотодиода, а выход - с анодом последнего и первым входом компаратора, вторым входом подключенного к выходу генератораInto a device containing an operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the zero potential bus, the inverting input to the cathode of the photodiode, and the output to the anode of the latter and the first input of the comparator, the second input connected to the output of the generator

0 линейно спадающего напр жени , а выходом - к входу одновибратора, коммутирующий элемент, первый и второй коммутируемые входы которого подключены соответственно к образцовому источни5 ку напр жени  и к генератору компенсирующего тока, а выход - к катоду фотодиода, введены формирователь уровн  опорного напр жени , устройство выборки- хранени  и лини  задержки, при этом фор0 мирователь уровн  опорного напр жени  входом соединен с анодом фотодиода, а выходом - с информационным входом устройства выборки-хранени , подключенного управл ющим входом к выходу одновибра5 тора, а выходом - к входу уровн  опорного напр жени  генератора линейно спадающего напр жени , лини  задержки входом соединена с выходом одновибратора, а выходом - с управл ющими входами генерато0 ра линейно спадающего напр жени  и коммутирующего элемента.0 linearly decreasing voltage, and the output - to the input of the one-shot, switching element, the first and second switching inputs of which are connected respectively to the exemplary voltage source and to the compensating current generator, and the output to the cathode of the photodiode, the shaper of the voltage level, a sampling-storage device and a delay line, while the forwarder of the level of the reference voltage is connected to the anode of the photodiode by the input, and the output to the information input of the sampling-storage device connected to the control They are input to the one-vibration output, and the output to the input of the level of the reference voltage of the generator of linearly decreasing voltage, the delay line is connected to the output of the single-vibrator, and the output to the control inputs of the generator of linearly falling voltage and switching element.

На фиг.1 приведена структурна  схема фотометра; на фиг.2 - схема формировател  уровн  опорного напр жени ; на фиг.З - тоFigure 1 shows the structural diagram of the photometer; Fig. 2 is a diagram of a voltage level shaper; on fig.Z - that

5 же, вариант.5 is an option.

Фотометр содержит фотодиод 1, операционный усилитель (ОУ) 2, компаратор 3, генератор 4 линейно спадающего напр жени , одновибратор 5, линию 6 задержки,The photometer contains a photodiode 1, an operational amplifier (op-amp) 2, a comparator 3, a generator of linearly falling voltage, a one-shot 5, a delay line 6,

0 коммутирующий элемент 7, образцовый источник 8 напр жени , генератор 9 компенсирующего тока, формирователь 10 уровн  опорного напр жени , устройство 11 выборки-хранени  (УВХ).0 a switching element 7, an exemplary voltage source 8, a compensating current generator 9, a reference voltage level shaper 10, a sampling-storage device 11.

5 Фотометр работает следующим образом .5 The photometer works as follows.

Начало цикла измерений инициирует импульс с выхода одновибратора 5, который переводит УВХ 11 в режим хранени , и че- вез временной интервал, необходимый дл The start of the measurement cycle initiates a pulse from the output of the one-shot 5, which puts the water-discharge monitor 11 in the storage mode, and after a time interval required for

уверенного срабатывани  УВХ, обеспечиваемый линией 6 задержки, подключает инвертирующий вход усилител  2 через коммутирующий элемент 7 к образцовому источнику 8 напр жени . На выходе операционного усилител  2 устанавливаетс  отрицательное напр жение UH, вызывающее зар д барьерной емкости фотодиода 1. На основе формировател  10 уровн  опорного напр жени  формируетс  опорный потенциал Uon дл  генератора 4, фиксируемый на врем  одного цикла измерени  УВХ 11. Uon представл ет собой сдвиг относительно UH в положительную область на фиксируемый интервал Усдв 2 IUHI, что не только стабилизирует интервал I UH, Uon I исдв, но и обеспечивает равенство I UH t I Uonl.confident operation of the VHD provided by the delay line 6 connects the inverting input of the amplifier 2 through the switching element 7 to the exemplary voltage source 8. At the output of the operational amplifier 2, a negative voltage UH is set, causing the barrier capacitance of the photodiode 1 to charge. On the basis of the reference level shaper 10, the reference potential Uon is generated for generator 4, which is fixed for the duration of one measurement cycle of the VHI 11. Uon is a shift relative to UH in the positive region on the fixed interval Usdv 2 IUHI, which not only stabilizes the interval I UH, Uon I isdv, but also ensures the equality I UH t I Uonl.

По окончании импульса одновибратора 5 производитс  запуск генератора 4 линейно спадающего напр жени  и коммутирующий элемент 7 подключает к инвертирующему входу усилител  2 генератор 9 компенсирующего тока. При этом барьерна  емкость фотодиода начинает разр жатьс  под действием падающего светового потока и темнового тока фотодиода. Компенсаци  последнего производитс  током генератора 9. В момент пересечени  возрастающего напр жени  с выхода усилител  2 и убывающего с выхода генератораAt the end of the pulse of the one-shot 5, a generator 4 of the linearly decreasing voltage is started and the switching element 7 connects to the inverting input of the amplifier 2 a compensating current generator 9. At the same time, the barrier capacitance of the photodiode begins to discharge under the action of the incident light flux and the dark current of the photodiode. The compensation of the latter is made by the generator current 9. At the moment of intersection of the increasing voltage from the output of amplifier 2 and from the output of the generator

4происходит переключение компаратора 3, что приводит к перезапуску одновибратора4comparator 3 is switched, which causes the one-shot to restart

5и повторению цикла работы фотометра. В силу неопределенного состо ни  на выходе операционного усилител  2 в момент включени  устройства первый цикл измерени  не учитываетс , что не сказываетс  на общей точности измерени , поскольку периодичность последующих циклов посто нна и зависит лишь от интенсивности светового потока.5 and repeating the photometer cycle. Due to the undefined state at the output of the operational amplifier 2 at the moment of switching on the device, the first measurement cycle is not taken into account, which does not affect the overall measurement accuracy, since the frequency of subsequent cycles is constant and depends only on the intensity of the light flux.

В соответствии с предлагаемой структурой напр жение Uon дл  генератора линейно спадающего напр жени  есть функци  величины UH(Uon f(UH)). Вид оператора f выбираетс  так, что обеспечиваетс  стабильность разности I UH Uon I при различных внешних воздействи х (флуктуаци х параметров системы). При этом суммарна  погрешность формировани  интервала Т, обусловленна  нестабильностью UH и Uon, как следует из соотношени In accordance with the proposed structure, the voltage Uon for a generator of a linearly decreasing voltage is a function of the value UH (Uon f (UH)). The type of the operator f is chosen so that the stability of the difference I UH Uon I is ensured under various external influences (fluctuations of the system parameters). In this case, the total error in the formation of the interval T, due to the instability of UH and Uon, as follows from the relation

T ki D-k2/UH-Uon. где Ф-световой поток;T ki D-k2 / UH-Uon. where F is the luminous flux;

ki и k2 - коэффициенты, характеризующие разр д барьерной емкости под действием света и формирование линейноki and k2 are the coefficients characterizing the discharge of the barrier capacitance under the action of light and the formation of a linear

спадающего напр жени  соответственно, стремитс  к нулю.the decaying voltage, respectively, tends to zero.

Возможные схемы реализации формировател  10 уровн  опорного напр жени  5 приведены на фиг.2 и 3. В случае использовани  только операционного усилител  напр жение смещени  ТСм выбираетс  исход  из услови  Есм Uon.Possible schemes for the implementation of the driver 10 of the reference voltage level 5 are shown in Figures 2 and 3. In the case of using only an operational amplifier, the bias voltage TCm is selected on the basis of the condition Ecm Uon.

В отличие от известных фотометровUnlike well-known photometers

0 предлагаемый обладает повышенной точностью измерений в широком динамическом диапазоне за счет введени  и использовани  зависимости опорного потенциала генератора линейно спадающего напр жени 0 proposed has a high measurement accuracy in a wide dynamic range due to the introduction and use of the dependence of the reference potential of the generator of linearly decreasing voltage

5 Uon от начального напр жени  зар да барьерной емкости UH при формировании Uon. При этом благодар  стабильности разности I UH - Uonl погрешность измерений, обусловленна  изменени ми UH и Uon, из-за темпе0 ратурн ого дрейфа параметров электронных узлов устройства, собственных шумов фотоприемника стремитс  к нулю. Применение предлагаемого устройства особенно эффективно при измерении интенсивности сла5 бых световых потоков.5 Uon from the initial charge voltage of the barrier capacitance UH during the formation of Uon. At the same time, due to the stability of the difference I UH - Uonl, the measurement error due to changes in UH and Uon, due to the temperature drift of the parameters of the electronic components of the device, the natural noise of the photodetector tends to zero. The application of the proposed device is especially effective when measuring the intensity of low light fluxes.

Claims (1)

Формула изобретени  Фотометр, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевбго потенциала, ин0 вертирующий вход - с катодом фотодиода, а выход - с анодом последнего и первым входом компаратора, вторым входом подключенного к выходу генератора линейно спадающего напр жени , а выходом - к вхо5 ду одновибратора. коммутирующий элемент , первый и второй коммутируемые входы которого подключены соответственно к образцовому источнику напр жени  и к генератору компенсирующего тока, а вы0 ход - к катоду фотодиода, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точности измерений интенсивности стационарных световых потоков, в него введены формирователь уровн  опорного напр жени , уст5 ройство выборки-хранени  и лини  задержки, при этом формирователь уровн  опорного напр жени  входом соединен с анодом фотодиода, а выходом - с информационным входом устройства выборки-хра0 нени , подключенного управл ющим входом к выходу одновибратора, а выходом - к входу уровн  опорного напр жени  генератора линейно спадающего напр жени , лини  задержки входом соединена с выхо5 дом одновибратора, а выходом - с управл ющими входами генератора линейно спадающего напр жени  и коммутирующего элемента.The invention includes a photometer containing an operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the zero potential bus, the inverting input to the cathode of the photodiode, and the output to the anode of the latter and the first input of the comparator, the second input connected to the output of the ramp generator, and the output to the entrance of the one-shot. switching element, the first and second switching inputs of which are connected respectively to the exemplary voltage source and to the compensating current generator, and output to the cathode of the photodiode, which is different in that, in order to improve the accuracy of measuring the intensity of stationary light fluxes, the driver of the voltage level, the sampling-storage device and the delay line, while the driver of the voltage level of the reference voltage is connected to the anode of the photodiode and the output to the information input device The sample-storage unit connected by the control input to the one-shot output and the output to the input of the level of the reference voltage of the generator of the linearly decreasing voltage, the delay line is connected to the output of the one-shot of the one-vibrator, and the output is connected to the control inputs of the generator of the linearly falling voltage and a switching element. Фт.1 Ft.1 Фм. 3Fm 3
SU904800199A 1990-01-16 1990-01-16 Photometer SU1696894A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904800199A SU1696894A1 (en) 1990-01-16 1990-01-16 Photometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904800199A SU1696894A1 (en) 1990-01-16 1990-01-16 Photometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1696894A1 true SU1696894A1 (en) 1991-12-07

Family

ID=21500850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904800199A SU1696894A1 (en) 1990-01-16 1990-01-16 Photometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1696894A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3715803A4 (en) * 2017-11-24 2021-08-04 Hamamatsu Photonics K.K. Optical detection circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1430763, кл. G 01 J 1/44, 1988. Авторское свидетельство СССР № 1404840. кл. G 01 J 1/44, 1988. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3715803A4 (en) * 2017-11-24 2021-08-04 Hamamatsu Photonics K.K. Optical detection circuit
US11118970B2 (en) 2017-11-24 2021-09-14 Hamamatsu Photonics K.K. Optical detection circuit comprising an optical detector to generate voltage between an anode and a cathode due to photoelectromotive force generated in accordance with incident light quantity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0140650A1 (en) Automatic focusing device for a video camera
US4348110A (en) Charging current integrating type photodetectors
US4847483A (en) Device for measuring light intensity received by a photosensor
JP2704958B2 (en) Distance measuring device
SU1696894A1 (en) Photometer
JPS5445127A (en) Focus detector by photo sensor alley
US4556789A (en) Measuring circuit for photo-receiving intensity of photosensor
US4838698A (en) Extinction type detector
US4160160A (en) Circuit for integrating a quantity of light in an automatic control type flash unit
JPS59193322A (en) Photo-electric conversion element
US4494848A (en) Distance measuring device
RU2194252C1 (en) Device for carrying out photometric measurements in pulsating mode
JPH031654A (en) Optical sensor
SU1404840A1 (en) Photometer
US4293207A (en) Camera focus detecting device
RU2095750C1 (en) Photoelectric device for measuring the moving article diameter
SU1435956A1 (en) Photometer
SU1739244A1 (en) Device for automatic inspection of geometric dimensions of the object
SU1179109A1 (en) Apparatus for measuring radiation rate
RU1805301C (en) Photometer
SU1430763A1 (en) Photometer
SU1052883A1 (en) Photoconverter
SU1293501A2 (en) Device for registering radiation
US6173123B1 (en) Rangefinder apparatus
JPS5928718A (en) Delay circuit