Фотометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1755066 А ц 5 6 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ПРИ Г НТ СР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ к ссПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВ ОМУ С ТЕЛЬСТВУ(21) 48878 (22) 06.12 (46) 15,08 (71) Опыт (72) С. С. Р нов (56) Март вые хара ройств с ИмпульснАвтор М 1545-0 18/259092. Бюл. %30но-конструкторское бюро "Радуга" озанов, В, Н. Румянцев и В, Н. Устиынюк А. С, и Сачков А, В. Порогоктеристики фотоприемных усткремниевыми фотодиодами. - ая фотометрия, вып. 9, 1986 с. 106. ское свидетельство СССР 92, кл. 0 01 3 1/44, 1987.(57) Использование: для измерения отношения мощностей в двух каналах оптического излучения, например при измерениях коэффициентов отражения и пропускания оптических элементов. Сущность изобретения: устройство содержит 2 фотодиода (1, 14), 1 коммутатор (2), 1 интегратор (3), 1 компаратор (4), 1 блок управления (5), 3 схемы И (6, 16, 17), 2 реверсивных счетчика (7, 11), 1 резистор (15), 1 триггер (9), 1 делитель частоты (10), 1 регистр (8), 1 вычитающее устройство (12), 1 регистратор (13). 2 ил,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения отношения мощностей в двух каналах оптического излучения,например при измерениях коэффициентов отражения и пропускания оптических элементов.Известен фотометр, содержащий два измерительных канала, каждый из которых включает последовательно соединенные фотодиод, операционный усилитель, регистратор и резистор, подключенный между входом и выходом операционного усилителя.Недостатками этого фотометра являются низкая точность и малый динамический диапазон измерения, обусловленные неидентичностью каналов и ограничениями по точности измерения отношения аналогового делителя.Наиболее близким к предлагаемому является фотометр; содержащий два измерительных канала, включающих последовательно соединенные первый фо;.тодиод, коммутирующий элемент, интегра.тор, компаратор, триггер, генератор импульсов, счетчик, а также второй фотодиод с преобразователем ток - напряжение, и одновибратор, вход которого соединен с выходом компаратара, а выход - с коммутирующим элементом и вторым входом триггера.Недостатками такого фотометра являются Сравнительно низкая точность измерения, обусловленная неидентичностью двух каналов, нелинейностью интегрирующего каскада и большой погрешностью при измерении сравниваемых мощностей оптического,излучения, а также малый диапазон измерения, ограниченный применением аналоговых элементов - интегратора и преобразователя ток - напряжение, задающего уровень заряда интегратора,Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерения отношения мощностей оптического излучения.Поставленная цель достигается тем, что в фотометр, содержащий последовательно соединенные первый фотодиод, коммутатор, интегратор, компаратор, а также второй фотодиод, резистор, триггер, генератор импульсов, счетчик и блок управления, дополнительно введены последовательно соединенные с первым выходом блока управления первая схема И, первый реверсивный счетчик и регистр, последовательно соединенные с вторым в ых одом бл ока управления вторая схема И, второй реверсивный счетчик, вычитающее устройство и регистратор, а также третья схема И и устройство деления, при этом компаратор выполнен двухпороговым, резистор включен между третьим входом коммутатора и выходом интегратора, второй фотодиод подключен к второму входу коммутатора, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, первый вход которого соединен с выходом . компаратора, а второй вход - с первыми входами третьей схемы И и устройства деления и выходом триггера, первый вход которого соединен с вторым выходом второго реверсивного счетчика, а второй вход с первым входом второй схемы И и вторым выходом блока управления, генератор импульсов соединен с вторым входом первой, второй и третьей схем И и устройства деления, выход которого соединен с вторым входом второго реверсивного счетчика, второй, третий и четвертый входы первого ре-версивного счетчика соединены соответственно с выходом третьей схемы И, его третьим выходом и выходом регистра, второй и третий выходы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с вторым входом вычитающего устройства и входом счетчика, выход которого соединен с вторым входом регистратора,На фиг. 1 представлена схема фотометра; на фиг. 2 - временные диаграммы работы фотометра.Фотометр содержит последовательно соединенные фотодиод 1, коммутатор 2, интегратор 3, компаратор 4, блок 5 управления, первую схему И 6, первый реверсивный счетчик 7, регистр 8, последовательно соединенные триггер 9, устройство 10 деления (делитель частоты), второй реверсивный счетчик 11, вцчитающее устройство 12, регистратор 13, а также второй фотодиод 14, соединенный с вторым входом коммутатора 2, резистор 15, установленный между выходом интегратора 3 и третьим входом коммутатора 2, вторую схему И 16, выход которой соединен с первым входом второго реверсивного счетчика 11, третью схему И 17, выход которой соединен с вторым входом первого реверсивного счетчика 7, генератор 18 импульсов, соединенный с вторыми входами делителя 10 частоты и схем И и счетчик 19, вход которого соединен с третьим входом и выходом первого реверсивного счетчика 7, а выход - с вторым входом регитратора 13, при этом второй вход блока 5 управления соединен с первым входом третьей схемы И 17 и выходом триггера 9, второй выход - с первым входом второй схемы И 16 и вторым входом триггера 9, третий и четвертый выходы соответственно - счетвертым и пятым входом коммутатора 2.Устройство работает следующим образом.Оптическое излучение мощностью Р 1 и 5Рг попадает соответственно на первый ивторой фотодиоды 1 и 14, в цепях которыхвырабатываются фототоки Ф 1 = К 1 Р 1 и Фг= КгРг (К 1 и Кг - коэффициенты пропорциональности).10В исходном. состоянии фотодиод 1 подсоединен через коммутатор 2 к интегратору3, интегрирующая емкость которого заряжается фототоком Ф до напряжения (фиг.2 в). .151Ооп 1 = - Ф 11Сгде С - емкость конденсатора;т - текущее время,Придостижении напряжения Ооп 1 срабатывает компаратор 4, при этом на немустанавливается второй порог, равныйОопг, а коммутатор 2 подключает к интегратору 3 второй фотодиод 14, Фототок которого Фг начинает разряжать интегрирующий 25конденсатор до напряжения1Ооп 1 - Оопг = - Фг1 гСгде 1 г - время разряда.При достижении напряжения Оопг срабатывает.компаратор 4, при этом на немустанавливается первый порог Ооп 1, блок 5управления выдает ко,ланды на подключение к интегратору 3 фотодиода 1 и проходимпульсов с генератора 18 через первую 35схему И 6 на счетчик 7 (фиг. 2 и), которыйподсчитывает импульсы за время заряда.интегрирующей емкости от Оопг до Ооп 1:Ооп 1 - Оопг, Ооп Оопг,Ф 1 К 1 Р 1 40При достижении на выходе интеграторанапряжения Оопг процесс повторяется стой лишь разницей, что уже счетчик 11 подсчитывает импульсы за время разряда;Ооп - Оопг, Ооп -ОотгСФг Кг РгКак видно из Формул, отношение Мг кЙ 1 прямо пропорционально отношению потоков Р 1 к Рг:М 2 К 1 Р 1 5011 Кгги не зависит от параметров интегратора 3.Для реализации операции деленияИг: И 1 блокируется интегратор 3 (фиг. 2 з)подключением к его входу резистора 15, а 55на вторые входы (обратного счета) счетчиков 7 и 11 поступают импульсы с генератора 18 импульсов соответственно с частотой 1 и - 1, (и - коэффициент деления1иделителя 10). Как только на втором выходе счетчика 11 установится нулевой код, т.е, пройдет Иг импульса, триггер 9 возвращает фотометр в исходное положение. За это время на счетчик 7 проходит пег импульсов, при этом счетчик 18 регистрирует количество импульсови г "1И 1 .РгРегистр 8 необходим для хранения результата и перезаписи его в счетчик 7,Тэк как числа й 1 и Игпредставлены в "Формате Е", то вычитающее устройство 12 определяет степень результата измерения М путем вычитания степеней чисел Йг и Н 1.Результаты измерений со счетчика 18 и вычитающего устройства 12 поступают на регистратор 13,Число и определяет точность деления Кг на М 1, так например, при и = 10000 погрешность не более 0,10.Формула изобретения Фотометр, содержащий последовательно соединенные первый фотодиод, коммутатор, интегратор, компаратор, а также второй Фотодиод, резистор, триггер, генератор импульсов, счетчик и блок управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения отношения оптических мощностей, в него введены последовательно соединенные с первым входом блока управления первая схема И, первый реверсивный счетчик и регистр, последовательно соединенные с вторым выходом блока управления вторая схема И, второй реверсивный счетчик, вычитающее устройство и регистратор, э также третья схема И и устройство деления, при этом компаратор выполнен двухпороговым, резистор включен между третьим входом коммутатора и выходом интегратора, второй фотодиод подключен к второму входу компаратора, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, первый вход которОго соединен с выходом компаратора, а второй вход - с первыми входами третьей схемы И и устройства деления и выходом триггера, первый вход которого соединен с вторым выходом второго реверсивного счетчика; а второй вход- с первым входом второй схемы И и вторым выходом блока управления, генератор импульсов соединен с вторыми входами первой, второй и третьей схем И и устройства деления, выход которого соединен с вторым входом второго1755066 реверсивного счетчика, второй, третий и четвертый входы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с выходом третьей схемы И, его третьим выходом и выходом регистра, второй и третий1 л) Составитель 1 О, Гри нева. Веселовская Техред М,Моргентал Корре Ре лко аказ 2883 Тираж Подписное БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 45 бинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 роиэводственно-иэдательск а) Р,., Б)выходы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с вторым входом вычитающего устройства и входом счетчика, выход которого соединен с вторым входом 5 регистратора,