Устройство для измерения энергетических параметров световых импульсов

Со 1 оз Советских Социалистических Республик(61) Дополнитель 122) Заявлено 05 к авт. св 21) 2140882 25 51) Ч. Кл.з 6 013 1/56 присоединением заявки Ле Государственнык комитет Совета Министров СССР 23) Приорит публикованоата опубликования описания 05.11.76 2) Автор изобретения В, Т. Кибовск 71) Заявител(54) УСТРОЙСТВОРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СВЕТОВЫХ ИМПУЛЪСОВ ДЛ 2 что ед 11 а 1 ч 1 с- П 1 ЧССКПХ Изобретение относится к технике измерения мощности и энергии световых импульсов.Известны измерители пиковой мощности световых импульсов 1, которые содержат аналоговый преобразоватсль, осуществляющий преобразование пиковой мощности в амплитуду напряжения, снимаемого с выхода преобразователя.Известно фотоэлектрическое устройство для контроля мощности излучения 12), выполнен ное на базе болометрического датчика, Известные устройства не позволяют одновременно измерять как энергию, так и пиковую мощность светового импульса.Известно устройство, позволяющее одновере менно измерять как пиковую мощность, так и энергию светового импульса Я. 011 о содержит фотодиод, соединенный с нагрузочным резистором, подключенным к блокам преобразования энергии и мощности, состоящим из 20 интегратора и усилителя, соединенных со схемой формирования.В этом устройстве регулировка коэффициента передачи по мощности вызывает соответствующее изменение коэффициента передачи 25 по энергии. Невозможность независимой регулировки коэффициентов передачи по мощности и по энергии затрудняет согласование выходных сигналов этих блоков по амплитуде с динамическим диапазоном последующих уст ройств измерения амплитуды аналоговых сигналов.Кроме того, в устройстве нсобходн о применение внешнего синхроимпульса, в конечном итоге также снижает точность измерения,Целью изобретения является повышсниеточности измерений путем независимой регулировки коэффициентов передачи устроиствапо мощности и по энергии, а также за счет автономности работы устройства и повышенияего помехозащищенности,11 оставленная цель достигается тем, что схема фо 11 мирования подкл 1 очена к пагрузочному резистору, а на входах интегратора 11 усилителя, а также в цепях нх оор 11 гной связивключены ключи, сосдннснныс с вь 1 ходом схемы формирования.На чертеже представлена схема нрмого устроиства для измерения энсргспараметров световых импульсов,Оно содержит малопнерционный фотоднод1, к аноду которого подключены сопротивление нагрузки 2, блок преобразования по мощности 3, блок преобразования по энергии 4 исхема пропусканпя 5. На входе блока 3 вкл 1 очен буферный операционный усилитель 6, неинвертирующий вход которого является входом блока 3, а инвертирующнй вход соединенсо средней точкой делителя напряжения, об3разованного сопротивлениями 7 и 8 и подключенного к выходу усилителя 6. На входе блока 4 включен буферный операционный усилитель 9, неинвертирующий вход которого является входом блока 4, а инвертирующий вход соединен со средней точкой делителя напряжения, образованного сопротивлениями 10 и 11 и подключенного к выходу усилителя 9, К выходам усилителей 6 и 9 через электронные ключи на полевых транзисторах 12 и 13 и сопротивления 14 и 15 подключены ннвсртнрующие входы операционных усилителей 16 и 17, к неинвертирующим входам которых подключены сопротивления смещения 18 и 19. Б цепь обратнои связи усилителя 16 включено сопротивление 20, параллельно которому вкл очен электронный ключ на полевом транзисторе 21. Б цепь обратной связи усилителя 17 включен конденсатор 22 и электронный ключ на полевом транзисторе 23. К выходам усилителей 16 и 17 через резисторы 24 и 25, соответственно, подсоединены инвертирующие входы операционных усилителей 26 и 2/, к неинвертирующим входам которых подключены сопротивления смещения 28 и 29, а в цепи обратной связи включены переменные резисторы 30 и 31, обеспечивающие регулировку коэффициентов усиления.1.а входе схемы пропускания 5 включен буферный операционный усилитель 32, неинвертирующий вход которого является входом запуска схемы пропускания, а инвертирующий вход соединен со средней точкой делителя напряжения, образованного сопротивлениями 33 и 34 и подключенного к выходу усилителя 32. Выход усилителя 32 соединен с усилителем-формирователем 35, с выходом которого через диод 36 соединен затвор полевого транзистора 21. К выходу 35 подключены также инвертор 37 и блок задержки 38. С выходом 37 соединен затвор полевого транзистора 12 через диод 39. К выходам блоков 37 и 38 подключены Входы триггера 40, единичный выход которого соединен с затвором полевого транзистора 13 через диод 41, а нулевой выход через диод 42 соединен с затвором полевого транзистора 23. Б исходном состоянии транзисторы 12 и 13 закрыты, а транзисторы 21 и 23 открыты.11 ри попадании на фотодиод 1 световых импульсов Р Д длительностью с пиковой мощностью ср и энергией И 5" на нагрузочном сопротиВлении 2 Возникает импульс напр 5 жения ((г) с амплитудой пропорциональной Ф и площадью Ь пропорциональной 115, Импульсы Еl,(1) поступают на неинвсртирующие входы буферных операц 5 оных усилителей 6, 9, 32, охваченных глубокой отрицательной обратной связью. Усилители 6, 9 и 32 обеспечивают высокое входное сопротивление блоков 3, 4, 5 и уменьшают Взаимное Влияние этих блоков, С вьхода усилителя 32 импульсы поступают на усилитель-формирователь 35, на выходе которого формируются прямоугольные ипульсы сб длительностью т. Последние 1 О 15 20 30 35 40 43 50 55 50 65 4инвертируются блоком 37, на выходе которого возникают импульсы (7,. Одновременно импульсы (7 д(1) поступают на блок задержки 38, который срабатывает от отрицательного пере" нада напряжения в момент окончания импульсов (/б(Ц. При этом на выходе блока 38 формируются прямоугольные импульсы 1) дли. тельностью равной Времени задержки тз. Им пульсы (lв(1) поступают также через диод 36 на затвор полевого транзистора 21, при этом транзистор 21 закрывается. Импульсы С, поступают на диод 39, при этом диод закрывается, а полевой транзистор 2 открывается. В результате переключения транзисторов 12 и 21 преобразуемый импульс проходит на вход широкополосного усилителя 16, с выхода которого усиленный сигнал попадает на вход усилителя 26, величина усиления которого может регулироваться с помощью сопротивления 30, обеспечивая тем самым регулировку коэффициента передачи всего блока преобразования по мощности. С выхода блока 3 снимаются аналоговые импульсы У, амплитуда которых пропорциональна пиковой мощности Ф измеряемого светового импульса.Импульсы (l,(1) и У(1) поступают на входы триггера 40, который перебрасывается от отрицательных перепадов напряжений (/, и с,. При этом в момент поступления светового импульса на выходе д триггера напряжение (/д становится равным нулю, а на выходе е триггера напряжение Ь,(Ц становится положительным. Сигналы У(1) и У,(1) поступают через диоды 41 и 42 за затворы поле,вых транзисторов 13 и 23, соответственно, при этом транзистор 13 открывается, а транзистор 23 закрывается. Длительность импульсов С/д(1) и /ей равна т+т,. В течение этого времени преобразуемый импульс с буферного усилителя 9 проходит на интегратор, построенный на операционном усилителе 1/.По прошествии времени тсхема пропускания остается открытой в течение времени т что дает возможность сформировать плоскую вершину импульса (/з(1), и избежать ошибки преобразования, связанной с недозарядом емкости 22 и вызванной преждевременным срдбатыванием усилителя-формирователя 35. 1 ри измерении энергии каждого отдельного импульса из некоторой последовательности длительность задержки т, определяется наименьшим возможным временем паузы между соседними световыми импульсами в этой последовательности, причем т должно быть в 3 - 5 раз меньше наименьшего времени паузы. При измерении суммарной энергии некоторой серии световых импульсов величина тз должна бы гь равна длительности этой серии.По рошесви Времени т+т, транзистор 13 закрывается, транзистор 23 открывается, и конденсатор 22 быстро разряжается. На выходе интегратора формирую 1 ся импульсы напряжения Ь,(Ц с амплитудой, пропорциональ ной энергии У измеряемого светового импуль са н длительностью т+т,. Импульсы Ь,(1)533832 поступают на вход усилителя 27, коэффициент усиления которого мож "т регулироваться с помощью сопротивления 31, обеспечивая тем самым регулировку коэффициента передачи всего блока преобразования по энергии 4. С выхода блока 4 снимаются положительные импульсы 0, амплитуда которых пропорциональна 117.Для измерения амплитуды аналоговых импульсов к выходам ж и и устройства можно подключать различные аналоговые и аналогоцифровые измерительные приборы типа осциллографов, импульсных вольтметров, амплитудных анализаторов,Устройство для измерения энергетических параметров световых импульсов, содержащее фотодиод, соединенный с нагрузочным резиставитель Т, Дозорохред М. Семенов орректор И. Позняковская Коляд е акт 743 Тираж 814ого комитета Совета Министров Сизобретений и открытийЖ, Ра 1 шская наб., д. 45 Изд.осударствен по делах 3035, Москвааказ 2365/1 ПодписиР ИИП ипограгрия, гр. Сапунова Формула изобретения стором, подключенным к блокам преобразования энергии и мощности, состоящим из интегратора и усилителя, соединенных со схемой формирования, отличающееся тем, что, с 5 целью повышения точности измерений, схемаформирования подключена к нагрузочному резистору, а на входах интегратора и усилителя, а также в их цепях обратной связи включены ключи, соединенные с выходом схемы 10 формирования,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:15 1. Патент США3495916, кл, 356 в 2,1970.2. Патент США3687558, кл, 356 в 2,1971,3. Приборы и техника эксперимента, 1974,204, с. 165 (прототип),