SU769355A1 - Двухлучевой фотометр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области оптико-электронного приборостроени  и может быть использовано в измерени х, требующих высокую точность определени  рассеивающих , отражающих и поглощающих свойств различных объектов, в частности, в двухлучевых фотометрах и спектрофотометрах .

Известен двухлучевой фотометр, содержащий источник излучени , оптическую систему разделени  излучени  на основной и опорный каналы, фотоприемник, усилитель, синхронные детекторы аналого-цифровой преобразователь и регистратор 1.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  двухлучевой фотометр, содержащий источник излучени , оптич кую систему разделени  излучени  на основной и опорный каналы, последовательно св занные фотоприемник , усилитель с системой автоматического регулировани  усилени , два параллельно , включенных синхронных детектора с фотоэлектрической системой синхронизации , аналого-цифровой преобразователь и устройство обработки и регистрации сигналов 2.

Недостатком известного устройства  вл етс  невысока  точность, обусловленна 

широким динамическим диапазоном изменени  входного сигнала детекторов.

Цель изобретени  - повышение точности .

5 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве система автоматического регулировани  усилени  выполнена из последовательно включенных полосового фильтра, усилител  с регулируемым коэффициентом усилени  и детектора, выход которого св зан с управл ющими входами основного и дополнительного усилителей, а вход полосового фильтра св зан со входом основного усилител .

15 Сущность изобретени  по сн етс  чертежом , где представлена структурна  схема устройства.

Двухлучевой фотометр содержит источник излучени  1, устройство 2 дл  образовани  рабочего и контрольного лучей, зеркало 3, модул тор 4, исследуемый объект 5, зеркало 6, устройство совмещени  контрольного и рабочего лучей 7, объектив 8, последовательно соединенные приемник 9,

25 усилитель 10, основной регулируемый усилитель 11 с контуром регулировани  коэффициента усилени , включенным между информационным и управл ющим входом основного регулируемого усилител  и со30 сто щим из последовательно соединенных

вспомогательного фильтра 12, дополнительного регулируемого усилител  13, детектора 14, выход которого также соединен с управл ющим входом дополнительного регулируемого усилител ; две параллельные по входу цепи, соединенные с выходом основного регулируемого усилител  и состо щие из последовательно соединенных полосовых фильтров 15, 16, синхронных детекторов 17, 18 с цеп ми синхронизации, состо щими , в свою очередь, из последовательно соединенных дополнительных ириемников света 19, 20, облучаемых донолнительными источниками 21, 22 и формирователей опорных напр жений 23, 24 и АЦП 25, 26, соединенными с входами цифрового устройства 27, выходное устройство 28, подключенное к выходу делительного устройства, многоканальный самописец 29, подключенный к выходам выходного устройства, устройства сопр жени  с внешними цифровыми устройствами 30, подключенное также к выходу делительного устройства 27.

Устройство работает следующим образом . Излучение из источника 1 попадает на устройство 2 дл  образовани  контрольного и рабочего лучей. Половина общей мощности проходит через него и образует рабочий луч, втора  половина отражаетс  и образует контрольный луч, который падает на зеркало 3, отражающее примерно часть мощности, где Л - динамический диапазон изменени  исследуемого параметра. Отраженный луч направл етс  на модул тор 4, туда же направл етс  и рабочий луч. Оба луча модулируютс  одним модул тором 4 на разных частотах. Промодулированный рабочий луч нанравл етс  на исследуемый объект 5 и взаимодействует с ним, тер   часть своей мощности. Оставща с  часть мощности попадает на зеркало 6, а с него на устройство совмещени  рабочего и контрольного лучей 7, на которое направл етс  также и контрольный луч. Совмещенные лучи фокусируютс  объективом 8 на приемник 9. Электрический сигнал , пропорциональный сумме обоих лучей, усиливаетс  усилителем 10, а затем поступает на вход основиого регулируемого усилител  11 и на вход вспомогательного фильтра 12, выдел ющего рабочий сигнал. С выхода вспомогательного фильтра 12 сигнал поступает на вход дополнительного регулируемого усилител  13, на выход которого включен детектор 14. Вынр мленное напр лсение с выхода детектора 14 поступает на управл ющие входы обоих регулируемых усилителей И, 13 и регулирует их коэффициенты таким образом, что диапазоны изменени  амплитуд выходных сигналов на выходах регулируемых усилителей 11, 13 дл  контрольного и рабочего сигналов станов тс  примерно равными.

Это происходит за счет того, что управл ющее напр жение, снимаемое с выхода

детектора 14 одно и тоже дл  обоих регулируемых усилителей 11, 13, а дополнительный усилитель 13 с детектором 14 образуют замкиутую систему автоматического регулировани  усилени . При динамическом диапазоне рабочего сигнала на входе регулируемых усилителей 11, 13, равном N раз, динамический диапазон того же сигнала на выходе ссотавл ет примерно YN раз, т. е. 10 коэффициенты усилени  регулируемых усилителей 11, 13 при максимальном значении рабочего сигнала принимают значенне в

,

yjr раз меньщее своего начального.

За счет этого контрольный сигнал, отличаЕощнйс  на входе основного регулируемого усилител  11 отиосительиым посто нством, на выходе его также может мен тьс  в VN

0 раз. Так как сигналы усиливаютс  одним усилителем I, то их отнощение на выходе остаетс  таким же, как и на входе этого усилител  11. С выхода основного регулируемого усилител  ,11 сигнал поступает на

5 два параллельных по входу резонансных фильтра 15 и 16, настроенных на частоты рабочего и контрольного каналов. Отфильтрованные сигналы подаютс  на синхронные детекторы 17 и 18 соответственно. Опорные

0 напр жени  дл  синхронных детекторов 17, 18 снимаютс  с донолнительных приемников излучени  19 и 20, принимаемых модулированные модз л тором 4 излучени  от дополнительных источников света 21 и 22

5 и формируютс  в формировател х опорного напр жени  23 и 24 дл  рабочего и контрольного сигналов соответственно. Выпр мленные напр жени  с выходов синхронных детекторов 17, 18 поступают на входы АЦП

д 25 и 26 в рабочем и контрольном каналах, которые через равные промежутки времени выдают коды чисел, пропорциональные входным напр жени м. Цифровое делительное устройство 27 принимает эти числа и

Э делит число из рабочего канала на число из контрольного канала и выдает через равные промежутки времени код числа, пропорциональный отнощению этих чисел. Отнощение двух сигналов в цифровом виде

0 поступает на входы выходного устройства 28, которое состоит из п ти трехразр дных цифро-аналоговыхпреобразователей

(ЦАП). Разр дность ЦАПов определ етс  точностью примен емого самописца, а количество каналов - разр дностью выходного числа цифрового делительного устройства . В нащем случае 15-ти разр дное двоичное чнсло подаетс  на входы п ти трехразр дных ЦАПов, выход из которых соединен с соответствующим входом п тиканального самописца 29, который регистрирует по каждому каналу значение соответствующих разр дов числа в виде суммы квантованных уровней. С выхода

Claims (2)

1. цифрового делительного устройства 27 числа также поступают на блок сопр жени  30 с внешними цифровыми устройствами, позвол ющими автоматизировать дальнейшую обработку информации. Данное изобретение позвол ет повысить точность обработки сигналов в широком динамическом диапазоне, так как динамические диапазоны рабочего и контрольного сигналов на выходе основного регулируемого усилител  равны квадратному корню из исходного значени  дл  рабочего сигнала на входе электронной части устройства, что в свою очередь позволило примен ть несложные фильтры и синхронные детекторы . Формула изобретени  Двухлучевой фотометр, содержащий источник излучени , оптическую систему разделени  излучени  на основной и опорный каналы, последовательно св занные фотоприемник , усилитель с системой автоматического регулировани  усилени , два паралдельно включенных синхронных детектора с фотоэлектрической системой синхронизации , аналого-цифровой преобразователь и устройство обработки и регистрации сигналов , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, система автоматического регулировани  усилени  выполнена из последовательно включенных полосового фильтра, усилител  с регулируемым коэффициентом усилени  и детектора, выход которого св зан с управл ющими входами основного и дополнительного усилителей, а вход полосового фильтра св зан со входом основного усилител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе1 . Авторское свидетельство № 535469, кл. G 01 j 1/44, 1974.
2. 2. Зубов В. А. «хЧетоды нзмеренп  характеристик лазерного излучени , М., Наука, 1973, с. 47-48 (прототип),