SU994930A1 - Импульсный фотометр - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике фотометрии и предназначено для использования в измерительных системах с синхронизированным источником иэ. лучения.

Известно фотоэлектрическое устройство, содержащее фотодиод и источник постоянного напряжения [1].

Недостатком этого фотоэлектрического устройства является ограниченное быстродействие и динамический диапазон линейного преобразования оптического сигнала в электрический.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является импульсный фотометр, содержащий генератор, один выход которого соединен с источником излучения, а другой выход - с первым входом триггера, выход которого соединен с источником импульсного питания, выход которого соединен с одним выводом фотодиода, другой вывод которого .соединен с входом измерительного преобразователя и одним выводом нагрузочного резистора, другой вывод которого соединен с обшей шиной t2}.

Недостатком известного устройства является пониженная надежность из-за возможности пробоя фотодиода при пре-;

вышении предельной длительности импульса напряжения питания.

' Цель изобретения - повышение на5 дежности устройства.

’ Для достижения указанной цели в • импульсный фотометр, содержащий генератор, один выход которого соединен с источником излучения, а другой выход - с первым входом триггера, выход которого соединен с источником импульсного питания, выход которого соединен с одним выводом фотодиода, другой вывод которого соединен С входом измерительного преобразова.теля и одним выводом нагрузочного резистора, другой вывод которого соединен с общей шиной, введены ключевой элемент, элемент временной задержки, дв.а формирователя импульсов и полярный селектор импульсов, подключенный параллельно нагрузочному резистору, причем вход ключевого элемента соединен с точкой соединения выводов фотодиода, нагрузочного ре25 зистора и входа измерительного преобразователя, первый вход синхронизации которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, с вторым входом триггера и с первым 30 управляющим входом ключевого элёмен та,, выход которого соединен со входом первого формирователя импульсов, а второй управляющий вход ключевого элемента соединен с вторым входом синхронизации измерительного преобразовав теля и с выходом элемента временной 5 задержки,вход которого через второй формирователь импульсов соединен с выходом источника импульсного, питания.

На чертеже показана схема предлага-Ю емого устройства,

Устройство содержит -генератор 1, один выход которого соединен с источником излучения 2, а другой выход с первым входом триггера 3, выход которого соединен, с источником импульсного питания 4, выход которого соединен с одним выводом фотодиода 5, другой вывод которого соединен с входом измерительного преобразователя 6·и одним выводом нагрузочного резистора 7, другой вывод которого соединен с общей шиной, ключевой, элемент 8, элемент временной задержки 9, два формирователя импульсов 10,·11 и полярный селектор импульсов 12, подключенный параллельно нагрузочному резистору 7. Вход ключевого элемента .· 8 соединен с точкой соединения выводов фотодиода 5, нагрузочного резистора 7 и входа измерительного преобразователя 6, первый вход синхронизации которого соединен с выходом первого формирователя импульсов 10, с вторым входом триггера 3 и с первым управляющим входом ключевого элемента 8, выход которого соединен со. входом первого формирователя импульсов. 10, а второй управляющий вход ключевого элемента 8 соединен с вторым входом синхронизации измерительного преобразователя бис выходом элемента временной задержки 9, вход которого через второй формирователь импульсов 11 соединен с выходом ио- . точника импульсного питания 4.

Устройство работает следующим об разом ,

Устанавливают заданную амплитуду импульса питания источника импульсного питания 4. Синхроимпульс генератора 1 переключает триггер 3, который запускает источник импульсного питания 4, Импульс напряжения питания подается на фотодиод 5, Вследствие дифференцирования импульса пита ния емкостью фотодиода 5 на нагрузочном резисторе 7 возникают паразитные (положительный-и отрицательный) им пульсы, соответствующие переднему и заднему фронтам импульса питания. 60 Для исключения влияния этих импульсов на работу устройства используется их временная селекция. Часть импульса питания поступает на второй формирователь импульсов 11, выходной 65 сигнал которого, задержанный элементом временной задержки 9 на время, превышающее длительности паразитного положительного импульса, открывает вход измерительного преобразователя 6 и ключевой элемент 8. Задержанный ^относительно синхроимпульса импульс ‘генератора 1 запускает источник излучения 2, Оптический сигнал воспринимается фотодиодом 5, выходной сигнал которого выделяется на нагрузочном резисторе 7 и измеряется измерительным преобразователем б. При этом выходной сигнал фотодиода 5 через предварительно деблокированный ключевой элемент 8 одновременно подается на первый формирователь импульсов 10, который по заднему фронту этого сигнала вырабатывает импульс, переключающий триггер 3, что блокирует источник импульсного питания 4, Одновременно этим импульсом блокируются измерительный преобразователь б и ключевой элемент 8. Паразитный отрицательный импульс полярным селектором импульсов 12 шунтируется на общую шину.

Изобретение благодаря наличию ав-. томатического отключения импульса пи-; тания по заднему фронту измеряемого сигнала и его временной селекции позволяет повысить надежность устройства, так как в фотодиоде не успевает развиться лавинный процесс и не наступает пробоя. Кроме того, обеспечивается реализация преимуществ импульсного питания фотодиодов, заключающихся в повышении быстродействия и расширения динамического диапазона фотоэлектрического устройства.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к технике фотометрии и предназначено дл  ис .пользовани  в измерительных системах с синхронизированным источником иэ . лучени . Известно фотоэлектрическое устрой .ство, содержащее фотодиод и источник посто нного напр жени  1. Недостатком этого фотоэлектрического устройства  вл етс  ограниченное быстродействие и -динамический диапазон линейного преобразовани  оптического сигнала в электрический Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  импу льсный фотометр, содержащий генератор один выход которого соединен с источником излучени , а другой выход - с первым входом триггера, выход которого соединен с источником импульсного питани , выход которого соединен с одним выводом фотодиода другой вывод которого .соединен с вхо ДОМ измерительного преобразовател  и одним выводом нагрузочного резистора , другой вывод которого соединен с обшей шиной 2. Недостатком известного устройства  вл етс  пониженна  надежность из-за возможности пробо  фотодиода при пре вышенни предельной длительности импульса напр жени  питани . Цель изобретени  - повышение надежности устройства. Дл  достижени  указанной цели в импульсный фотометр, содержащий генератор , один выход которого соединен с источником излучени , а другой выход - с первым входом триггера, выход которого соединен с источником импульсного питани , выход которого соединен с одним выводом фотодиода, другой вывод которого соединен b входом измерительного преобразоватёл  и одним выводом нагрузочного резистора , другой вьтод которого соединен с общей шиной, введены ключевой элемент, элемент временной задержки , дв,а формировател  импульсов и пол рный селектор импульсов, подключенный параллельно нагрузочному резистору , причем вход ключевого элемента соединен с точкой соединени  выводов фотодиода, нагрузочного резистора и входа -измерительного преобразовател , первый вход синхронизации которого соединен с выходом первого формировател  импульсов, с вторым входом триггера и с первым . управл ющим входом ключевого элемента ,, выход которого соединен со входом первого формировател  импульсов, а второй -управл ющий вход ключевого элемента соединен с вторым входом си хь-онизации измерительного преобразов тел  и с выходом элемента временной задержки,вход которого через, второй формирователь импульсов соединен с выходом источника импульсного, питани . На чертеже показана схема предлаг емого устройства, Устройство содержит -генератор 1, один выход которого соединен с источ ником излучени  2, а другой выход с первым входом триггера 3, выход ко торого соединен, с источником импульс ного питани  4 f выход которого сое-динен с одним выводом фотодиода 5, другой вывод которого соединен с вхо дом измерительного преобразовател  б И одним выводом нагрузо-tjHoro резис тора 7, другой вывод которого соеди нен с общей шиной, ключевой, элемент 8, элемент временной задержки 9, два формировател  импульсов 10,-11 и пол рный селектор импульсов 12, подклю ченный параллельно нагрузочному резистору 7. Вход ключевого элемента . 8 соединен с точкой соединени  выводов фотодиода 5, нагрузочного резистора 7 и входа измерительного преобразовс1тел  6, первый вход синхрониза ции которого соединен с выходом первого формировател  импульсов 10/ с вторьм входом триггера 3 и с первым управл ющим входом ключевого элемента 8, выход которого соединен со. входом первого формировател  импульсов . 10, а второй управл ющий вход ключевого элемента 8 соединен с вторым входом синхронизации измерительного преобразовател  бис выходом элемента временной задержки 9, вход которого через второй формирователь импульсов 11 соединен с выходом неточника импульсного питани  4. Устройство работает следующим образрм , Устанавливают заданную амплитуду импульса питани  источника, импульсно го питани  4. Синхроимпульс генератора 1 переключает триггер 3, который запускает источник импульсного питани  4. Импульс напр жени  пита .ни  подаетс  на фотодиод 5, Вследствие дифференцировани  импульса питани  е1икостью фотодиода 5 на нагрузоч нЬм резисторе 7 возникают паразитные (положительный-и отрицательный) импульсы , соответствующие переднему и заднему фронтам импульса питани , Дл  исключени  вли ни  этих импульсов на работу устройства используетс  их временна  селекци . Часть импульса питани  поступает на второй формирователь импульсов И, выходной сигнал которого, задержанный элементом временной задержки 9 на врем , превышающее длительности паразитного положительного импульса, открывает вход измерительного преобразовател  6 и ключевой элемент 8. Задержанный Относительно синхроимпульса импульс генератора 1 запускает источник излучени  2, Оп;тический сигнал воспринимаетс  фотодиодом 5, выходной сигнал которого выдел етс  на нагрузочном резисторе 7 и измер етс  измерительным преобразователем б. При этом выходной сигнал фотодиода 5 через предварительно деблокированный ключевой элемент 8 одновременно подаетс  на первый формирователь импульсов 10, который по заднему фронту этого сигнала вырабатывает импульс, переключающий триггер 3, что блокирует источник импульсного питани  4, Одновременно этим импульсом блокирую.тс  измерительный преобразователь б и ключевой элемент 8. Паразитный отрицательный импульс пол рным селекторо .м импульсов 12 шунтируетс  на общую шину. Изобретение благодар  наличию ав-. томатического отключени  импульса питани  по заднему фронту измер емого сигнала и его временной селекции позвол ет повысить надежность устройства , как в фотодиоде не успевает развитьс  лавинный процесс и не наступает пробо . Кроме того, обеспечиваетс  реализаци  преимуществ импульсного питани  фото.диодов, заключающихс  в повышении быстродействи  и расширени  динамического диапазона фо.тоэлектрического устройства. Формула изобретени  Импульсный фотометр, содержащий генератор, один выход которого соединен с источником излучени , а другой выход - с первым входом триггера, выход которого соединен с источником импульсного питани , выход которого соединен с одним выводом фотодиода, другой вывод которого соединен с входом измерительного преобразовател  и одним выводом нагрузочного резистора , другой вывод которого соединен с общей шиной, отличающийс   тем, что, с целью повышени  надежности устройства, в него введены ключевой элемент, элемент временной задержки, два формировател  импульсов и пол рный селектор импульсов, подключенный параллельно нагрузочно .му резистору, причем вход ключевого элемента соединен с точкой соединени  выводов фотодиода, нагрузочного резистора и входа измерительного преобразовател , первый вход синхронизации которого соединен с выходом первого формировател импульсов, с вторым входом триггера и с первым управл ющим входом ключевого элемента, выход которого соединен со входом первого формировател  11мпульсов, а вто-. рой управл ющий вход ключевого элемента соединен с вторым входом синхронизации измерительного преобразовател  и а выходом элемента временной задержки, вход которого через второй формирователь ш/шульсов соединен с выходом источника импульсного питани .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   i.Mocc Т., .Барелл Р., Эллис Б. Полупроводникова  оптоэлектроника. М., Мир , 1976, с. 170.
2. 2. Стысин В.Б., Тихомиров С«В., Хатырев Н.П,, Яковлев В.А, Характеристика фотодиодов на р-п-перехрдах при импульсном питании. Фотометри  и ее метрологическое обеспечение. М., ВНИИОФИ, 1979, с. 27 (прототип).