Claims (2)
Изобретение относитс к оптико электронному приборостроению и может быть использовано в измерени х, требующих высокую томность определени рассеивающих, отражательных и поглощающих свойств различных объектов, в частности, в двухлучевых фотометра и спектрофотометрах. Известен двухлучевой фотометр, со держащий источник излучени , оптическое устройство, модул тор, кювету фотоприемник и регистратор П. Наиболее близким к изобретению вл етс двухлучевой фотометр, содер жащий последовательно установленные источник излучени , оптическое устро ство дл образовани рабочего и контрольного лучей, модул тор, кювету, оптическое устройство совмещени лучей , объектив и фотоприемник, соединенный со входом усилител , и регистратор 23 . Недостатком известного устройства вл етс ограниченна точность измерений , что обусловлено неидентичностью каналов обработки фотоэлектрических сигналов. Цель изобретени - повышение точности измерений. Дл достижени указанной цели в двухлучевой фотометр, содержащий последовательно установленные источник излучени , оптическое устройство дл образовани рабочего и контрольного лучей, модул тор, кювету, оптическое устройство совмещени лучей, объектив и фотоприемник, соединенный со входом усилител , и регистратор, введены аналоговый перемножитель, управл емый генератор, резистор, блок управлени и четыре конденсатора, каждый из которых одной из обкладок соединен с общей шиной через соответствующий ключ, управл ющие входы которых соединены с управл юо1ими входами регистратора , выходами блока управлени и входами управл емого генератора, выход которого соединен с одним входом аналогового перемножител , другой вход которого соединен с выходом усилител , а выход через резистор cd единен со входом регистратора и вторыми обкладками четырех конденса торов. На чертеже изображена структурна схема устройства. Двухлучевой фотометр содержит пос ледовательно установленные источник излучени 1, оптическое устройство дл образовани рабочего и контрольного лучей, включающее в себ светоделитель 2 и зеркало 3,модул тор , исследуемый объект в кювете 5, зеркало 6, устройство совмещени лучей 7, объектив 8, последовательно соединенные фотоприем.ник 9, усилитель 10 и аналоговый перемножитель 11, к другому рходу котсэрого подключен управл емый генератор 12. Выход аналогового перемножител 11 через резистор 13 соединен с обкладками конденсаторов , которые соответственно через ключи 18-21 соединены с общей шиной, и со входом регистратора, состо щего из последовательно соединенных аналогоцифрового преобразовател (АЦП 22, цифрового арифметического устройства (ЦАУ) 23 и выходного блока 24. Выходы блока управлени 25 соединены с соответствующими входами АЦП 22 ЦАУ 23, ключей 18-21 и управл емого генератора 12. Резистор 13 и конден саторы 18-21 образуют контролируемый фильтр низкой частоты (ФНЧ). Устройство работает следующим образом. Излучение от источника 1 попадает на устройство дл образовани контрольного и рабочего лучей. Част общей мощности через него и образуе рабочий луч, втора часть отражаетс и образует контрольный луч, который попадает на зеркало 3 и направл етс на модул тор k, туда же направл етс и рабочий луч. Оба луча модулируютс одним модул тором на разных частотах . Промодулированный рабочий луч направл етс на исследуемый объект и взаимодействует с ним, тер часть своей мощности. Оставша с часть мо ности попадает на зеркало 6, а с него - на устройство совмещени рабочего и контрольного лучей 7, на которое направл етс и контрольный луч. Совмещенные лучи формируютс объективом 8 на фотоприемник 9. 24 Электрический сигнал, пропорциональный сумме мощностей обоих лучей,усиливаетс усилителем 10 и поступает на вход аналогового перемножител 11 на второй вход которого поступает синусоидальное напр жение с выхода управл емого генератора 12, причем это напр жение за один цикл измерени мен ет свои параметры четырежды, в зависимости от состо ни сигналов на управл ющих входах. Таким образом, цикл измерени состоит из четырех тактов. В течение первого и второго тактов с выходов управл емого генератора попеременно поступают на второй вход аналогового перемножител 11 синусоидальные напр жени с частотой рабочего сигнала, сдвинутые друг относительно друга по фазе на в течение третьего и четвертого тактов попеременно, синусоидальные напр жени с частотой контрольного сигнала , также сдвинутые друг относительно друга по фазе на 90°. В пределах одного такта аналоговый перемножитель 11 производит перемножение входного сигнала с одним из указанных синусоидальных напр жений. С выхода перемножител 11 сигнал поступает на вход коммутируемого ФНЧ, состо щего из резистора П, конденсаторов 14 - 17 и управл емых ключей 18-21, который служит дл ограничени полосы пропускани со стороны высоких частот. Значение полосы пропускани определ етс величинами сопротивлени резистора 13 и емкостей конденсаторов 1417 . Последовательно включенные аналоговый перемножитель и коммутируемый ФНЧ осуществл ют селекцию синусной и косинусной составл ющих тригонометрического р да Фурье входного сигнала на частотах, равных частотам модул ции, и их детектирование. На конденсаторах.14-17 происходит выделение напр жений, пропорциональных косинусным (действительным) и синусным (мнимым) част м коэффициентов Фурье в тригонометрическом р ду, причем во врем первого такта измерительного цикла (ключ 18 замкнут) происходит перемножение сигнала с синусоидальным напр жением рабочей частоты и выделение на конденсаторе 14 напр жени , пропорционального мнимой части коэффициента Оурье (зр)гармонической составл ющей с частотой рабочего сигнала; во врем второго такта измерительного цикла (ключ 19 замкнут) происходит перемножение сиг нала с косинусоидальным напр жением рабочей частоты и выделение на конденсаторе 15 напр жени , пропорцио- . нального действительной части коэффициента Фурье ( вр гармонической состав с частотой рабочего сигнала,во врем третьего такта (ключ 20 замкнут происходит перемножение сигнала с синусоидальным напр жением контрольной частоты и выделение на конденсаторе 16 напр жени , пропорционального мнимой части коэффициента Фурье а гармонической составл ющей с частотой контрольного сигнала; во врем чет- . вертого такта измерительного цикла (ключ 21 замкнут) происходит перемножение сигнала с косинусоидальным напр жением контрольной частоты и вы,деление на конденсаторе 1/ напр жени ,пропорционального действительной части коэффициента Фурье (в.) гармоничес- |кой составл ющей с частотой контрольного сигнала.Таким образом,на вход АЦП 22 поочередно подаютс четыре напр жени , которые преобразуютс в нем в цифровую форму и подаютс на вход ЦАУ 23, которое работает по жесткой программе и, производ необходимые операции над кодами чисел, в течение каждого цикла измерений определ ет величину а о + в„ 1/2, кото -( ра пропорциональна отношению рабочего сигнала к контрольному, т.е. измер емой величине. С выхода ЦАУ 23 значение измер емой величины в цифровой форме поступает на вход выходного бло ка 2k, в качестве которого может быть использован либо цифровой регистратор либо цифровой индикатор, либо ЭВМ, производ ща оперативную обработку результатов измерений. Блок управлени 25 имеет четыре выхода, с которых подаютс на управл ющие входы управл емого генератора 12, управл емых ключей 18-21, АЦП 22 и ЦАУ 23 четыре не перекрывающихс во времени управл ющих импульсов длительностью не более /k времени цикла измерений каждый, осуществл тем саМым их синхронизацию. Предлагаемое изобретение позвол ет повысить точность измерений, т.е.в устройстве дл обработки рабочего и контрольного сигналов используетс один и тот же канал, состо щий из последовательно включенных фотоприемника , усилител , аналогового перемножител с управл емым генератором на втором входе, резистора, АЦП, работающий в .режиме временного разделени . Раздельными вл ютс только конденсаторы в парах с ключами, идентичность параметров которых несложно обеспечить с необходимой точностью. Использование одного общего канала вместо двух раздельных позвол ет значительно повысить точность обработ ки сигналов, так как в этом случае устран етс вли ние разбаланса каналов на результаты измерений. Формула изобретени Двухлумевой фотометр, содержащий последовательно установленные источник излучени ,оптическое устройство дл образовани рабочего и контрольного лучей, модул тор, кювету, оптическое устройство совмещени лучей, объектив и фотоприемник, соединенный со входом усилител , и регистратор, отличающийс . тем, что, с целью повышени точности измерейий , в него введены аналоговый перемножитель , управл емый генератор, резистор, блок управлени и четыре конденсатора, каждый из которых одной из обкладок соединен с общей шиной через соответствуюи(ий ключ, уп|эавл ющие входы которых соединены с управл ющими входами регистратора,выходами блока управлени и входами управл емого генератора, выход которого соединен с одним входом аналогового перемножител , другой вход которого соединен с выходом усилител , а выход через резистор соединен со входом регистратора и вторыми обкладками четырех конденсаторов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 685932, кл. G 01 J , 1979. The invention relates to optoelectronic instrument making and can be used in measurements requiring high tomnost to determine the scattering, reflective and absorbing properties of various objects, in particular, in dual beam photometers and spectrophotometers. A two-beam photometer is known that contains a radiation source, an optical device, a modulator, a photodetector, and a recorder, a cuvette. The closest to the invention is a two-beam photometer that contains a sequentially installed radiation source, an optical device for forming the working and control beams, a modulator, the cuvette, the optical device combining the rays, the lens and the photodetector connected to the input of the amplifier, and the recorder 23. A disadvantage of the known device is the limited accuracy of the measurements, which is caused by the non-identity of the processing channels of the photoelectric signals. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. To achieve this goal, an analog multiplier, an optical multiplier device, an objective lens and a photodetector connected to the amplifier input, and a recorder, are introduced into the dual-beam photometer, which contains a sequentially installed radiation source, an optical device to form a working and control rays, and an recorder; generator, resistor, control unit and four capacitors, each of which one of the plates is connected to the common bus through the corresponding key, the control inputs of which connected to the control inputs of the recorder, the outputs of the control unit and the inputs of the controlled generator, the output of which is connected to one input of an analog multiplier, the other input of which is connected to the output of the amplifier, and the output through a resistor cd is connected to the input of the recorder and the second plates of four capacitors. The drawing shows a block diagram of the device. The dual-beam photometer contains radiation sources 1 successively installed, an optical device for forming a working and control rays, including a beam splitter 2 and a mirror 3, a modulator, a test object in cell 5, a mirror 6, a beam combining device 7, a lens 8 connected in series the photodetector 9, the amplifier 10 and the analog multiplier 11, the controlled oscillator 12 is connected to another computer that is gray. The output of the analog multiplier 11 is connected via a resistor 13 to the capacitor plates, which Respectively, via keys 18-21, they are connected to a common bus, and to the recorder's input, consisting of series-connected analog-digital converters (A / D converter 22, digital arithmetic unit (DAC) 23 and output block 24. The outputs of control unit 25 are connected to corresponding inputs of A / D converter 22 DAC 23, keys 18-21, and controlled oscillator 12. Resistor 13 and capacitors 18-21 form a controlled low frequency filter (LPF). The device works as follows. Radiation from source 1 hits the device to form a control and working beam. Part of the total power through it and forming a working beam, the second part is reflected and forms a control beam, which hits mirror 3 and is directed to modulator k, and the working beam is also directed there. Both beams are modulated by a single modulator at different frequencies. The modulated working beam is directed to the object under study and interacts with it, rubbing a part of its power. The remaining part of the power falls on the mirror 6, and from there on the device for combining the working and control rays 7, to which the control beam is also directed. The combined beams are formed by the lens 8 on the photodetector 9. 24 An electrical signal proportional to the sum of the powers of both beams is amplified by the amplifier 10 and fed to the input of the analog multiplier 11 to the second input of which a sinusoidal voltage is supplied from the output of the controlled generator 12, and this voltage is for one the measurement cycle changes its parameters four times, depending on the state of the signals at the control inputs. Thus, the measurement cycle consists of four cycles. During the first and second cycles from the outputs of the controlled oscillator, the sinusoidal voltages with an operating signal frequency shifted relative to each other in phase by alternating sinusoidal voltages with the control signal frequency alternately arrive at the second input of the analog multiplier 11 during the third and fourth cycles. also out of phase with each other by 90 °. Within one cycle, the analog multiplier 11 multiplies the input signal with one of the specified sinusoidal voltages. From the output of the multiplier 11, the signal is fed to the input of the switched low-pass filter, consisting of a resistor, capacitors 14-17, and controllable switches 18-21, which serve to limit the passband on the high frequency side. The bandwidth value is determined by the resistance values of the resistor 13 and the capacitances of the capacitors 1417. The serially connected analog multiplier and the switched low-pass filter make the selection of the sine and cosine components of the trigonometric Fourier series of the input signal at frequencies equal to the modulation frequencies, and their detection. On capacitors 14-17, voltages are allocated that are proportional to the cosine (real) and sine (imaginary) parts of the Fourier coefficients in the trigonometric series, and during the first cycle of the measuring cycle (key 18 is closed) the signal multiplies with the sinusoidal voltage frequency and voltage on the capacitor 14, proportional to the imaginary part of the Ourier coefficient (sp) of the harmonic component with the frequency of the operating signal; during the second cycle of the measuring cycle (key 19 is closed), the signal multiplies with the cosine voltage of the operating frequency and the voltage on the capacitor 15 is proportional to. the real part of the Fourier coefficient (BP harmonic composition with the frequency of the operating signal during the third cycle (key 20 closed) multiplies the signal with the sinusoidal voltage of the control frequency and separates the voltage on the capacitor 16 proportional to the imaginary part of the Fourier coefficient of the harmonic component with the frequency the control signal; during the fourth true clock cycle of the measuring cycle (key 21 is closed), the signal multiplies with the cosine voltage of the control frequency and you capacitor 1 / voltage, proportional to the real part of the Fourier coefficient (in.) harmonic component with the frequency of the control signal. Thus, four voltages are alternately applied to the input of the ADC 22 and converted into digital form to the input of ACU 23, which operates according to a rigid program and, performing the necessary operations on the codes of numbers, during each measurement cycle determines the value a о + 1/2, which is (proportional to the ratio of the operating signal to the control one, i.e. . measured value. From the output of the ACU 23, the value of the measured value in digital form is fed to the input of the output unit 2k, which can be used as either a digital recorder, a digital indicator, or a computer, which performs operational processing of measurement results. The control unit 25 has four outputs, from which four controllable keys 18-21, ADC 22 and ACA 23 are supplied to the control inputs of the controlled generator 12, four non-overlapping control pulses with a duration of no more than / k of the measurement cycle time each so they synchronize them. The present invention allows to improve the measurement accuracy, i.e. the device for processing the working and control signals uses the same channel consisting of a series-connected photo-receiver, an amplifier, an analog multiplier with a controlled generator at the second input, a resistor, ADC, operating in time division mode. Separate are only capacitors in pairs with keys, the parameters of which are easy to ensure with the required accuracy. Using one common channel instead of two separate channels allows to significantly improve the accuracy of signal processing, since in this case the effect of channel imbalance on the measurement results is eliminated. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A two-luminescence photometer comprising a successively installed radiation source, an optical device for forming a working and reference beam, a modulator, a cell, an optical beam-aligning device, a lens and a photodetector connected to the input of the amplifier, and a recorder that differs. In order to improve the accuracy of the measurements, an analog multiplier, a controlled generator, a resistor, a control unit and four capacitors are inserted into it, each of which is connected to a common bus to one of the plates through a corresponding (key, control | other inputs of connected to the control inputs of the recorder, the outputs of the control unit and the inputs of the controlled oscillator, the output of which is connected to one input of an analog multiplier, the other input of which is connected to the output of the amplifier, and the output through a resistor is connected to input house of the registrar and the second plates of four capacitors.Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 685932, class G 01 J, 1979.
2.Зубов В.А. Методы измерени характеристик лазерного излучени , М., Наука, 1973, с. (прототип ) .2. Zubov V.A. Methods for measuring the characteristics of laser radiation, M., Nauka, 1973, p. (prototype).
соwith
«о"about
юYu
//
IfJIfJ
юYu
емeat
см смsee cm
€4i€ 4i
--
l-Ёl-yo
lala
4h4h
оabout