Прозрачномер

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 1481602 94001 31/ КОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕННО ИЗОБРЕТЕНИРИ ГКНТ СССР НИЯ ,",;,."; СА.8) св идетель с С 01 Л 1/4 идетельств С 01 31/4 произве ния исс по сиги ков. 1 2 ИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Специальное конструкторско- технологическое бюро с опытным производством Института физики АН БССР (72) П .П . Бондаренко, Б.Ф.Кельбали-ханов, А,В. Киреев и В.Д. Козлов (53) 535.24(088(56) Авторское тво СССР И 1086351, кл. 4, 1 982.Авторское св о СССР 11 ф 11 631 60, кл. 4, 1 985. (54) ПРОЗРАЧНОМЕР(57) Изобретение относится к оптико- электронному приборостроению и может быть использовано для измерения оптических характеристик прозрачных сред. Цель изобретения - повьппение точности измерений. Прозрачномер содержит два источника излучения (ИИ), оптическую систему формирования и совмещения опорного и рабочего световых потоков и два фотоприемника. ЭлеменИзобретение относится к оптикоэлектронному приборостроению и может быть использовано для измеренийоптических характеристик, напримерпоказателя ослабления света в воде.Целью изобретения является повышение точности измерений,На чертеже представлена блоксхема прозрачномера.Прозрачномер содержит зеркало 1,иллюминатор 2, два источника 3 и 4излучения, две полупрозрачные пласты оптическои схемы расположены так, что для первого фотоприемника рабочим является световой поток от первого ИИ, а опорным - световой поток от второго ИИ. Для второго фотог,риемника функции световых потоков первого и второго ИИ меняются местами. Фотоприемники через мультиплексор соединены с системой обработки информации (СО) . Процесс измерения состоит из трех тактов. В первом такте оба ИИ отключены, и СО регистрирует и заносит в память сигнал фоновой засветки фотоприемников. Во втором такте включается первый ИИ, а в третьем вместо него включается второй ИИ. В ходе второго н третьего тактов СО регистрирует сигналы обоих фотоприемников, вычитает фоновую составляю.щую и заносит полученные значения в память. Выходным сигналом СО является ние коэффициентов пропускадуемой среды, рассчитанных ам каждого из фотоприемнитины 5 и 6, компенсатор 7, образующий опорный канал, два фотоприемника 8 и 9, мультиплексор 1 О и входящие в схему обработки информации программируемый усилитель 11, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 12, устройство 13 выборки-хранения, запоминающее устройство (ЗУ), 14, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15,процессор 6 и блок 17 управления.При этом источники излучения соединены друг с другом через опорныйоптический канал, образованный полупрозрачными пластинами 5 и 6, расположенными под углом 45" к направлению излучения, и компенсатором 7. Фо 5 топриемник 8 связан с источником 4 излучения через опорный оптический канал, а с источником 3 излучения - через оптический канал, образованный полупрозрачной пластиной 5, иллю О минатором 2, исследуемой средой и зеркалом 1, Фотоприемник 9 связан с источником 3 излучения через опорный оптический канал, а с источником 4 излучения через оптический канал, 15 образованный полупрозрачной пластиной 6, иллюминатором 2, исследуемой средой и зеркалом 1 . Выходы фотоприемников 8 и 9 соединены с входами мультиплексора 10, выход которого соединен с неинвертирующим входом программируемого усилителя 11, Выход последнего соединен с входом устройства 13 выборки-хранения, выход которого соединен с входом АЦП 15. Вы ход последнего соединен с входом процессора 16 и входом ЗУ 14, выход которого соединен с входом ЦАП 2, соединенного выходом с инвертирующим входом программируемого усилителя 11 . 30 Входы управления источников 3 и 4 измерения, мультиплексора 1 О, программируемого усилителя 11, устройства 13 выборки-хранения, ЗУ 14, АЦП 15 и процессора 16 соединены с выходами блока 17 управления.Прозрачномер работает следующим образом.Цикл измерения состоит из трех тактов. В каждом такте производится 40 по два отсчета. В первом такте источники 3 и 4 излучения не включены, во втором включается источник 3 излучения, в третьем включается источник 4 из луч ен ия. 45 В первом такте измерения сигналы с фотоприемных устройств 8 и 9 обусловлены только фоном, например солнечным излучением, рассеянньв измеряемой средой в поле зренияфотоприемников 8 и 9. По команде блока 1 7 управления в ЗУ4 записываются нули, в результате чего на инвертирующем входе программируемого усилителя 1155 напряжение, поступающее с выхода ЦАП 12, также станов итс я равным нулю, Затем по команде блока 17 управления устанавливается коэфФициент усиления программируемого усилителя 11, требуемый для измерения фоновой засветУки, выход фотоприемника 8 подключается к неинвертирующему входу усилителя 11 через мультиплексор 10. Уси ленный сигнал запоминается в устройстве 13 выборки-хранения на время, необходимое для его преобразования в АЦП 15, после чего цифровой код, соответствующий фоновому сигналу с фотоприемника 8, записывается в ЗУ 14 по адресу А 1 . Затем блок 17 управления подключает к программируемому усилителю 11 с помощью мультиплексора 1 0 второй фотоприемник 9. Усиленный сигнал также запоминается в устройстве 13 выборки-хранения, преобразуется в цифровой код в АЦП 15 и записывается в ЗУ 14 по адресу А 2Во втором такте по команде блока 17 управления включается источник 3 излучения, Световой поток от последнего поступает на полупрозрачную пластинку 5 и делится на две части. Отраженная часть света от пластинки 5 через иллюминатор 2 поступает в исследуемую среду и отразившись от зеркала 1 через иллюминатор 2, полупрозрачную пластину 5 подается на фотоприемник 8. В зто же время пропущенная через полупрозрачную пластину 5 часть светового потока, пройдя через компенсатор 7, отразившись от полупрозрачной пластины 6, поступает на второй фотоприемник 9, образуя опорный канал. По команде блока 17 управления с помощью мультиплексора 1 0 к неинвертирующему входу программируемого усилителя 11 подключается выход фотоприемника 8, сигнал с которого представляет сумму измерительного и фонового сигналов; Поскольку в ЗУ 4 по адресу А записан цифровой код, соответствующий сигналу фона на фотоприемнике 8, измеренного в первом такте, то на инвертирующий вход программируемого усилителя 11 с выхода ЦАП 12 поступает сигнал, равный сигналу фона. Поэтому на выходе программируемого усилителя 11 сигнал пропорционален только величине измерительного сигнала. По командам блока 7 управления устанавливается коэффициент усиления программируемого усилителя 11, оптимальный для измерения интенсивности по обоим каналам, сигнал с усилителя 11 запоминается в устройстве 13 выборки-хра-ее1 з = ВзБвегде Вэ - яркость источника 3;Б- чувствительность фотоприемника 8;Е - показатель ослабления;е - база,К- коэффициент отражения полупрозрачной пластинки 5;Т з - коэффициент пропусканияполупрозрачной пластинки 5;К- коэффициент потерь на оптических элементах измеритель.но канала.После этого блок 17 управления заносит результат преобразования в память процессора 16, подключает к неинвертирующему входу программируемого усилителя 11 выход фотоприемника 9 и выбирает из ЗУ 14 по адресу А 2 значение фона, измеренное в первом такте. Далее усиленный разностный сигнал 1 э з с усилителя 11 запоми 1нается в устройстве 13 выборки-хранения, преобразуется в цифровой код и заносится в память процессора 16: 02 6фона, поступающий на фотоприемник 8, измеренный в первом такте. Затем усиленный сигнал запоминается в устройстве 13 выборки-хранения, преобразуется в АЦП 15 в цифровой коц. Результат преобразования 1представляет собой следующее выражение-ЕЕ118 = В+Бзе КТКгде В - яркость источника 4;К, Т- коэффициенты отражения ипропускания полупрозрачной пластинки 6.После преобразования код заносится в память процессора и блок 17 управления подключает к неинвертирующему входу усилиителя 1 выход фотоприемника 9 устройства, а на инвертирующий вход усилителя 11 подается сигнал с ЦАП 12, соответствующий уровню фона в измерительном канале фотоприемника 9. После этого усиленный сигнал запоминается в устройстве 13 выборки-хранения, преобразуется в код и заносится в память процессора 1 6. Результат последнего измерения 1 представляет собой следующее выражение1 д щ В 4 Б 8 КЗТК)1 з з = Вз БК 6 ТК кгде Б - чувствительность фотопри 3емника 9;35К - коэффициент отражения полу 6проз рачной пласт инк и 6;К - коэффициент потерь, вносимый компенсатором 7(К = к) 40В третьем такте блок 17 управления включает источник 4 излучения. Световой поток от этого источника также делится с помощью полупрозрачной пластины 6 на, две части. Отраженная 45 от пластины часть потока через иллюминатор 2, полупрозрачную пластину 6 подается на фотоприемник 9. Прошедшая через пластину 6 часть светового потока проходит через компенсатор 7 50 и , отразившись от пластинки 5, поступает на фотоприемник 8. Далее опять блок 17 управления подключает к неинвертирующему входу программи-. руемого усилителя 11 выход фотоприемника 8, а на инвертирующий выходусилителя 11 подается сигнал с ЦАП 12, цифровой код которого записан по ад.ресу А 1 и представляет собой уровень После того, как в память процессора 16 занесены две пары отсчетов,полученных во втором и третьем так-.тах, процессор производит следующиевыч ис лен ия:к= - )и- - -- ):1 1 З 8 1 ф 92 г 11-ге Вз Б 8 КТ 5 К В БКтке Г Ф гп В,Я.К,Т,КВ,Б 8 К,Т,К Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения за счет того, что результат измерения не зависит от яркости источника Вз и В , чувствительности фотоприемников Би Б , коэффици- ентов пропускания и отражения полу-, прозрачных пластин 5 и 6 Т, Т, К и К.Формула изобретенияПрозрачномер, содержащий первый источник излучения, установленный по ходу излучения, оптическую системы формирования и совмещения световых потоков опорного и рабочего каналов и первый фотоприемник, а так-1481602 Составитель А Техред Л.С ино Бобкова Редакт оррект дюкова аксимишине ц Заказ 2677/42 Тираж 467 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 11 теПроизводственно-издательский комбинат Патент , г.ужгород, ул, Гагарин же систему обработки информации,включающую блок управления, о т лч а ю.щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерений, он содержит второй источник излучения,второй фотоприемник, мультиплексор,входы которого соединены с выходамифотоприемников, а выход - с системой обработки информации, при этом второй источник излучения оптически связан, с первым фотоприемником черезопорный канал, второй фотоприемникоптически связан с первым источникомизлучения через. опорный канал, а обаисточника и мультиплексор соединеныс блоком управления.