SU404045A1 - Преобразователь световых сигналов в интервал времени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к приборостроению и предназначено дл  преобразовани  световых сигналов в интервал времени и определени  степени плотности веществ.

Известны преобразователи световых сигналов , основанные на использовании вращающегос  обтюратора, с помощью которого световой поток от источника излучени  проходит на фотоприемник, поочередно через измерительную и сравнительную кюветы. Фотоприемник подключен к электронному блоку , где происходит выделение переменной составл ющей сигнала от фотоприемника, котора  будет пропорциональна разности интенсивностей световых потоков, а следовательно, разности оптических плотностей сред в кюветах .

Однако эти устройства характеризуютс  зависимостью показаний от интенсивности излучени  источника световой энергии, старени  фотоприемника и нелинейности характеристик , трудностью сочетани  с цифровыми средствами обработки информации.

Предлагаемое устройство снабжено кюветой с исследуемой культурой, установленной на роторе, а фотоприемник через усилитель и ключи соединен с двум  конденсаторами, подключенными к нуль-органу, выход которого соединен с триггером, а один из конденсаторов защунтирован резистором. Такое выполнение повыщает точность преооразовани  и получени  врем -импульсного сигнала, пропорционального разности оптических плотностей световых потоков, прошеднтх сквозь питательную среду в кювете и светофильтры.

Па фиг. 1 показана структурна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Основной задачей предлагаемого устройства  вл етс  определение действи  невесомости на интенсивность роста исследуемой культуры (клеток или бактерий) в услови х космического полета. Эта задача рещаетс  путем сравнени  состо ний двух идентичных исследуемых объектов , наход щихс  в различных инерционных услови х непосредственно на косм.ическом объекте.

Как известно, гравитационные земные услови  характеризу отс  перегрузкой, равной Ig, поэтому если одному из исследуемых объектов создать нутем вращени  инерционные услови , равные Ig, а другой исследуемый объект оставл ть неподвижным относительно

космического объекта, то путем их сравнени  можно судить о биологическом эффекте невесомости .

Дл  этого кювету 1, оборудованную окнами из оптического стекла, заливают нитательным раствором с исследуемой культурой и

устанавливают на ротор 2, вращающийс  от привода 3 со скоростью, обеспечивающей нужное ускорение. Друга  аналогична  кювета 4 устанавливаетс  неподвижно за ротором .

Судить о состо нии культур в обеих кюветах можно на основании изменени  окраски нитательных сред.

Работа фотоэлектрической части устройства дл  определени  оптических плотностей в обеих кюветах основана на том, что с целью увеличени  точности измерени  и исключени  эталонной кюветы световой поток от источника поочередно проходит через два светофильтра, расположенных р дом, и слой питательной среды в кювете, расположенной под ними. Причем спектральна  характеристика светопропускани  первого светофильтра соответствует максимальной прозрачности , т. е. той области, в которой светопоглощение не зависит от изменени  спектральных свойств исследуе.мого питательного раствора , в то врем  как спектральна  характеристика второго светофильтра выбрана в области максимальной величины изменени  его спектральных свойств.

Таким образом, первый световой импульс, попадающий на фотоприемник, служит эталонным по отношению ко второму - измерительному .

Дисковый ротор 2, враща сь с определенной посто нной скоростью, сообщает исследуемой культуре в кювете 1 перегрузку, равиую Ig, а также выполн ет роль коммутатора и обтюратора световых потоков.

Кювета 1 со стороны окна снабжена насадкой из двух сто щих р дом светофильтров 5 и 6.

Во врем  вращени  ротора первый световой поток Ф от источника энергии 7, поочередно проход  через указанные светофильтры и толщину сло  исследуе.мой среды в кювете, попадает на фотоприемник 8. Второй световой поток от источника 7, поочередно проход  аналогичные светофильтры 9 и 10, установленные р дом в окне ротора, и толщину сло  исследуемой среды в кювете 4, неподвижно расположенной за ротором, попадает на тот же фотоприемник 8. Причем, как уже указывалось, первые световые сигналы каждой пары  вл ютс  эталонными по отношению ко вторым.

Такнм образом, на фотоприемник 8 поочередно поступают две пары сигналов и поскольку дальнейшее преобразование их электронной схемой, на вход которой включен фотоприемпик 8, аналогично, рассмотрнм одну из них.

Два сигнала, последовательно поступаюн ие с фотоприеминка 8, усиливаютс  усилителем 9 и соответствеино подаютс  через ключи 10 и 11 на запоминающий конденсатор 12 и на конденсатор 13, зашунтированный резистором 14.

Дли обеспечени  высокой точности измерёни  ключи 10 и 11 поочередно управл ютс  етробирующими импульса.ми, совпадающими во времени с моментами достижени  сигнала

фотоприемника 8 максимальных значений. Стробирующие импульсы вырабатываютс  фотоприемниками 15 и 16 (например, фоторезисторами ) при ноочередном засвечиван:ии их световыми потоками от источника света

17 через щели 18 и 19 в роторе. Причем положение щели 18 диаметрально соответствует расноложению светофильтра 6, а положение щели 19 - расположению светофильтра 5. ... Первым стробирующим имлульсом конденеатор 12 через ключ 10 зар жаетс  до напр жени  Uc (см. фиг. 2), соответствующего амплитуде нервого эталонного светового потока Ф|. Вторым стробовым импульсом конденсатор

13 через И зар жаетс  до напр жени  Ucz, соответствующего амплитуде второго измерительного светового потока Ф2, и начинает разр жатьс  через шунтирующий резистор 14.

Интервал времени 4 (фиг. 2) заполн етс  тактовыми импульсами, которые могут быть получены, на.пример, или от специального генератора, или при засвечивании фотоприемника 20 (например, фотодиода) световым

потоком от источника 17 через растровый лимб 5, сформированный по периферии ротора . Причем отсчет импульсов начинаетс  при подаче второго стробирующего импульса, а заканчиваетс  в момент равенства напр жеНИИ на конденсаторах 12 и 13. При равенстве напр жений на конденсаторах срабатывает нуль-орган 21, который перебросит триггер 22 и закроет ключ 23, прекраща  последовательность тактовых имнульсов на счетчик 24.

Исходное состо ние ключа 23 восстанавливаетс  при подаче первого стробирующего импульеа в момент срабатывани  ключа.

Таким образом, интервал времени tx будет пропорционален величине светопропускани 

измерительного светового потока относительно эталонного.

Аналогичные электрические преобразовани  осуществл ютс  с другой парой импульсов , которые проход т через неподвижную кювету 4, а отсчет тактовых импульсов регистрируетс  счетчиком. 25.

Коммутаци  электронной схемы дл  пооче редного преобразовани  двух пар световых

потоков, проход щих через вращающуюс  1 н неподвижную 4 кюветы, оеущеетвл етс  с помощью фотоприемника 26 (например, фоторезистора ), наход щегос  либо в освещенном состо нии от источника света 17 через кольцевую щель 27 в роторе, либо в затемненном

соето нии. Сигналы с фотоприемника 26 через уеилитель 27 поступают на триггер 28,

который в свою очередь через ключи 29 и 30

пропускает тактовые импульсы на счетчик

24 или 25.