Фотометр

(191 011 4 С 01 и др. Оп- М.: Маши144. ССР 979 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Центральное конструкторскоебюро Главэнергоремонта и Всесоюзныйордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательский, проектноконструкторский и технологическийинститут источников тока(57) Фотометр предназначен для измерения оптической плотности прозрачных сред, для количественного анализа газов, аэрозолей, жидкостей идля измерения малых усилий газовыхсред. Целью изобретения являетсяповышение чувствительности путемуменьшения влияния темневого токаи собственных шумов фотоприемника.Фотометр содержит последовательно установленные по ходу излучения оптическую систему, блок временного разделения лучей с модулятором и фотоприемный блок, а также коммутатор, первый вход которого соединен с вторым выходом блока временного разделения лучей с модулятором, а выходы через блок вычитания с фильтрующими емкостями соединены с входом блока измерения, при этом в него введены блок дифференцирования, аналоговый преобразователь, блок умножения, инвертор с интегрирующей емкостью и блок вычитания, включенный между выходом фотоприемного блока и д вторым входом коммутатора, причемФ третий выход блока временного разделения лучей с модулятором соединен с входом аналогового преобразовате" С ля и первым входом блока дифференцирования, второй вход которого соединен с выходом фотоприемного бло- ффффф ка, выход соединен с первым входом Ю блока умножения, второй вход которо-, Ь 4 го соединен с выходом аналогового фф преобразователя, а выход через ин вертор с интегрирующей емкостью сое- адинен с вторым входом блока вычитания. 2 ил.1 1226076Изобретение относится к техникен фотометрических измерений и может д быть использовано для измерения Р коэффициентов отражения и пропусказ Ния различных веществ, 5 сЦель изобретения - повышениет чувствительности путем уменьшения У влияния темнового тока и собствен- ,нь ных шумов фотоприемника.иНа фиг1 показана структурная 1 О н схема фотометра; на фиг.2, - времен- ч ная диаграмма напряжения сигнала в помехи на выходе фотоприемного блока.Фотометр содержит оптическую систему 1, блок 2 временного разделения 15 лучей с модулятором, фотоприемныйблок 3, коммутатор 4, блок 5 вычитания с фильтрующими емкостями, блок 6 измерений, блок 7 дифференцирования, аналоговый преобразователь 8, блок 9 20 умножения, инвертор 10 с интегрирующей емкостью и блок 11 вычитания, -Г выход которого соединен, с вторымвходом коммутатора 4, выходы которого через блок 5 вычитания с фильтрующи г ми емкостями соединены с входом ц блока 6 измерений. Оптическая систе- и ма 1, блок 2 временного разделениялучей с модулятором и фотоприемныйн н блок 3 расположены последовательнопо ходу излучения. Первый вход коммутатора 4 соединен с вторым выходомс блока 2 временного разделения лучейв с модулятором, третий выход которогод соединен с первым входом блока 7 дифференцирования и входом аналоговогоп преобразователя 8, выход которогоч соединен с вторым входом блока 9г умножения, выход которого черезу инвертор 1 О с интегрирующейемкостью соединен с вторым входом8 блока 11 вычитания, а первый вход -с выходом блока 7 дифференцирования, второй вход которого соединен сп выходом фотоприемного блока 3 и первым входом блока 11 вычитания.д фотометр работает следующим образом. В отсутствии полезного светового сигнала на выходе фотоприемного блока 3 действуют только темновой ток и собственные шумы фотоприемника (помехи). На временной диаграмме напряжения сигнала помехи на выходе фотоприемного блока 3 (фиг.2) период дискретизации модулятора. Для уменьшения влияния этого сигнала а работу устройства в целом необхоимо, чтобы интеграл от функции напяжения сигнала помехи Й(Г)=Б(с)а время от а- ) до а+ стремиля к нулю. Практически такой резульат получить невозможно. Поэтому дляменьшения влияния помехи на полезж сигнал необходимо из величиныолезного сигнала произвести дополительное вычитание оставшейся велиины сигнала помехи, которую можноыразить в следующем виде:Ц О+ ).(а ) ,Р(о) а-Г(а) - -Г(а) а) +л 2л г 2 ) л 2лЗГ (а) -= Г (а- ).1 . - Г (М ). = - Г (а 1 ).,2де Р (а-).) и Р (а) - значения функ -ии Е(С) в моменты времени (а-).)Ю соответственно,Таким образом, произведя вычита-лие величины )= -Р (а)из сигала на выходе фотоприемного блока 3,ожно уменьшить сигнал помехиа его выходе и повыситьтабильность работы всего устройста. Следует заметить, что периодискретизации модулятора долженыть не менее чем в 5-10 раз меньшеериода временного переключения луей и длительности импульса полезноо сигнала. Для реализации этого встройство введены блок 7 дифференцирования,аналоговый преобразователь,блок 9 умножения,инвертор 10 с интегрирующей емкостьюи блок 11 вычитания.Монохроматическое излучение постуает на оптическую систему 1, прохоит блок 2 временного разделениялучей с модулятором и далее подается в фотоприемный блок 3, на выходекоторого формируется напряжение, пропорциональное рабочему сигналу и50 темновому току фотоприемника, Одновременно с этим под действиемуправляющих сигналов с третьеговыхода блока 2 временного разделе-,ния лучей с модулятором блок 7 диф 55 ференцнрования производит вычислениевторой производной фотосигнала, ааналоговый преобразователь 8 производит вычисление с некоторым пос1226076 5 Формула изобретения 25 тоянным коэффициентом величины,пропорциональной кубу периода кваквтования модулятора, и преобразует еев напряжение. Величина постоянногокоэффициента пропорциональности выбирается экспериментально в зависимости от конкретных условий применения и поставленной задачи. С выхода блока 7 дифференцирования и выходааналогового преобразователя 8 сигналы поступают в блок 9 умножения,который производит их аналоговое умножение, и далее через инвертор 1 Ос интегрирующей емкостью на второйвход блока 11 вычитания в виде сформированного сигнала б = -Р (а)На выходе блока 11 вычитания образуется отфильтрованный от дополнительной составляющей сигнала помехи фотосигнал, поступающий на вторыевходы коммутатора 4.Под действием управляющих сигналов с второго выхода блока 2 временного разделения лучей с модулятором на блок 5 вычитания с фильтрующими емкостями поочередно поступают квантованный рабочий и темновой сигналы с выходов коммутатора 4.В блоке 5 вычитания с фильтрующимиемкостями происходят демодуляция фотосигналов и вычитание темнового30сигнала из фотосигнала рабочего канала. Далее напряжение, пропорциональное световому потоку рабочегоканала, поступает на блок 6 измерений, в котором осуществляется егообработка в соответствии с решаемойзадачей.Таким образом, изобретение позволяет повысить чувствительность фотометра в результате уменьшения влияниятемнового тока и собственных шумовфотоприемника на полезный сигнал. Фотометр, содержащий последовательно установленные по ходу излучения оптическую систему, блок временного разделения лучей с модулятором и фотоприемный блок, а такжекоммутатор, первый вход которогосоединен с вторым выходом блока временного разделения лучей с модулятором, а выходы через блок вычитанияс фильтрующими емкостями соединеныс входом блока измерения, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения чувствительности путемуменьшения влияния темнового токаи собственных шумов -фотоприемника внего введены блок дифференцирования,аналоговый преобразователь, блокумножения, инвертор с интегрирующей емкостью и блок вычитания, включенный между выходом фотоприемногоблока и вторым входом коммутатора,:причем третий выход блока временного разделения лучей с модулятором соединен с входом аналогового преобразователя и первым входом блока дифференцирования, второй вход которогосоединен с выходом. фотоприемногоблока, а выход - с первым входомблока умножения, второй вход которого соединен с выходом аналоговогопреобразователя, а выход через инвертор с интегрирующей емкостью . - с вторым входом блока вычитания,122 б 076 Составитель А,ЧурбаковРедактор О,Юрковецкая Техред И.Попович Корректор О.Луговая Заказ 2111/29 Тираж 778ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 4