Фотометр

(5)5 6 01 РСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕСТВО СССРЕНТ СССР) ГОСУДВЕДО(ГОСП 2ехнический институтО, К. КолесницкийО.Д.Кнабельство СССР1/44 1988ельство СССР1/44, 1991. ст ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ФОТОМЕТР Изобретение относится к оптоэлектронной и измерительной технике и может использоваться для фотометрирования излучений из любой области оптического диапазона, имеющих широкий динамический диапазон по мощности.Цель изобретения - расширение облаи применения.На чертеже представлена электрическая схема устройства,Устройство содержит фотопреобразователь 1 освещенность-частота, имеющий оптический вход 2 и электрический выход 3, прямой счетчик 4, элемент И 5 таймер б, первый 7 и второй 8 формирователи импульсов. регистр 9, дешифратор 10, цифровой индикатор 11, триггер 12, вторую схему И.13, фотопреобразоватгль 1 содержит фотоприемник 14, биспин-прибор 15, коммутатор 16, резистор 17 нагрузки, формирователь 18 импульсов, конденсатор 19, причем оптический вход 2 фотопреобразователя является оптическим входом уст 1805301 А 1(57) Сущность изобретения: фотометр, содержит фотопреобразователь с частотным выходом, прямой счетчик, первый элемент И, таймер, первый и второй формирователи импульсов, регистр, дешифратор, цифровой индикатор, Фотопреобразователь содержит БИСПИН-прибор, резистор, коммутатор; Введены триггер и второй элемент И, Фотопреобразователь дополнительно содержит фотоприемник, конденсатор и формирователь импульсов, 1 ил,ройства и оптически связан с апертурой фотоприемника 14, первый электрод которого вместе с первым выводом резистора 17 нагрузки соединен с шиной 20 питания, второй электрод фотоприемника 14 соединен с выводом 21 подложки биспин-прибора 15, с первым электродом конденсатора 19 и с входом 22 коммутатора 16, выход 23 которого подключен к общей шине 24, с которой также соединены второй электрод конденсатора 19 и запирающий контакт 25 биспин. прибора 15; омический контакт 26 которого соединен с вторым электродом резистора 17 нагрузки и с входом формирователя 18 импульсов, выход которого соединен с управляющим электродом 27 коммутатора 16 и является электрическим выходом 3 фотопреобразователя 1 освещенность- частота. который соединен с первым входом схемы И 5, второй вход которой соединен с выходом таймера б и входами первого 7 и второго 8 формирователей импульсов. Выход схемы И 5 соединен со счет 1805301.ным входом 28 счетчика 4, вход 29 параллельной загрузки которого соединен с выходом первого 7 формирователя импульсов и с входом установки 30 в единицу триггера12, на параллельных входах 31 счетчика 4 выставлен начальный код, Выходы счетчика 4 соединены с параллельными входами регистра 9, выход 32 переноса счетчика 4 соединен с входом установки ЗЗ в нуль триггера 12, выход которого соединен с первым входом второго элемента 13 И., второй входкоторото соединен с выходом второго формирователя 8 импульсов и входом 34 параллельной загрузки регистра 9, параллельныевыходы которого соединены с входами дешифратора 10, выходы которого соединены с входами цифрового индикатора 11, выходвторой схемы И соединен с входом 35 сброса в нуль регистра 9.Устройство работает следующим образом,При отсутствии входного излучения на входе 2 устройства темновой ток фотоприемника 14 не приводит к заряду конденсатора 19, т.к, компенсируется токами утечкиперехода подложка 21 - запирающий контакт 25 биспин-прибора 15 и токами утечки разомкнутого коммутатора 16, При этом биспин-прибор 15 находится в закрытом состоянии, поэтому на входе формирователя 18 импульсов, который выполняет функцию инвертора-усилителя, высокий потенциал, а на его выходе - низкий потенциал, который держит коммутатор 16 в разомкнутом состоянии и присутствует на выходе 3 фотоп реобразователя 1 освещенность-частота, При этом на счетном входе 28 счетчика 4 отсутствуют импульсы. По переднему фронтуединичного интервала времени длительностью Т с выхода таймера 6 первым формирователем 7 сформируется короткийимпульс записи начального кода с входов 31 счетчика 4, Этот же импульс установит триггер 12 в единичное состояние. Поскольку навходе 2 отсутствует излучение, за время Т в счетчик 4 не поступит ни одного импульса, поэтому по окончании интервала Т с выходатаймера 6 второй формирователь 8 сформирует короткий импульс, который через вторую схему И 13 (т,к. на выходе триггера 12 единица) поступит на вход 35 сброса регистра 9 и обнулит его, что приведет к отображению в следующем цикле (цикле индикации) нулевого значения на цифровоминдикаторе 11,При воздействии на вход 2 излучения, сопротивление фотоприемника 14 уменьшается, от шины 20 питания через фотоприемник 14 течет ток заряда конденсатора 19 и собственной емкости перехода подложка 10 15 20 25 ЗО запирающий контакт биспин-прибора 15. При достижении потенциала на конденсаторе 19 значения потенциала омического контакта 26, биспин-прибор 15 переходит в проводящее состояние, при этом потенциал омического контакта 26 уменьшается почти до нуля, т.е, на омическом контакте 26 биспин-прибора 15 сформируется импульс нулевого потенциала который соответствует импульсу высокого потенциала на выходе формирователя 18 импульсов, который (импульс) замыкает вход 22 коммутатора 16 с его выходом 23, ускоряя разряд конденсатора 19 и емкости биспин-прибора 15. Обратная связь, организованная формирователем 18 и коммутатором 16 позволяет укоротить задний фронт генерируемых импульсов. После разряда конденсатора 19 биспин-прибор возвращается в закрытое состояние, коммутатор 16 размыкается и описанный процесс повторяется, Частота импульсов 1 на выходе 3 фотопреобразователя 1 прямо пропорциональна мощности Ч/ входного излучения, т,к,=+ Ь, (1) где 1 и Ь - коэффициенты Так как частота 1 - это не что иное как число й импульсов за 1 с, то выражение(1) перепишетсяИ = сЙ/+ Ь. (2) Чтобы получить значение ЧЧ из(2), запишемО/= ---й Ь1(3) 35 КЙ - это не что иное как число импульсовза М-тую часть секунды. Аппаратная реализация вычисления (3) выполнена на основе счетчика 4, в который перед началом цикла измерения с входом 31 заносится дополни тельный код числа (-в/к), другими словамивеличина (Ч -в/к), где Ч - емкость счетчика 4. А затем в течение цикла измерения длительностью Т = 1 й с, вырабатываемой таймером 6, импульсы с выхода 3 фотопре образователя 1 поступают в счетчик 4 черезсхему И 5. В результате в счетчике 4 получаем код числа, пропорционального Иl, При подсчете импульсов с выхода 3 фотопреобразователя 1 счетчиком 4, на его выходе 32 50 переноса формируется импульс, которыйустановит триггер 12 в нуль.По окончании интервала Т второй формирователь 8 сформирует импульс, который не пройдет на вход 35 сброса регистра 9 (т,к, 55 триггер 12 в нуле), но воздействует на вход34 параллельной загрузки регистра 9, чтоприводит к перезаписи кода из счетчика 4 в регистр 9, который затем дешифруется дешифратором 10 в сигналы управления цифровым индикатором 11. По переднемуфронту следующего импульса таймера 6 в:счетчике 6 опят установится дополнительныйй код числа (-в/к), а триггер 12 установится в единицу и п.роцесс измеренияповторится. Значение энергии входного излучения, измеренное в текущем периоде,отображается в течение последующего периода работы таймера 6,Коэффициенты 1 и Ь в формуле(1) опре-.деляются экспериментальным путем из построенной ватт-частотной характеристикифотопреобразователя 1.Для надежной работы фотопреобразователя 1 необходимо, чтобы потенциал, накапливаемый на конденсаторе 19 несколько 15(на 0,1 - 0,2 В) превышал потенциал омического контакта 26 биспин-прибора 15, Дляэтого можно первый электрод фотоприемника 14 подключить к источнику питания снапряжением несколько выше, чем напряжение питания, подаваемое на резистор 17нагрузки.При использовании в качестве фотоприемника 14 фотодиода фотопреобразователь1 надежно работает при подаче на первые 25электроды резистора 17 и фотоприемника14 одинаковых напряжений питания.Изменяя емкость конденсатора 19,можно смещать диапазон выходных частотфотопреобразователя 1 освещенность-частота. Формула изобретенияФотометр, содержащий фотопреобразователь освещенность - частота, прямой 35 счетчик, первый элемент И, таймер, первый и второй формирователи. импульсов, регистр, дешифратор, цйфровой индикатор, выход фотопреобразователя соединен с первым входом схемы И, выход которой со единен со счетным входом счетчика, второй вход схемы И соединен с выходом таймера и входами первого и второго формирователей импульсов, вйход первого формирователя импульсов соединен с входом параллельной загрузки счетчика с начальным кодом на параллельных входах, а выходы счетчика соединены с параллельными входами регистра, вход параллельной загрузки которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, выходы регистра соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с входами цифрового индикатора, при этом фотопреобразователь содержит биспин-прибор, резистор нагрузки, коммутатор, причем подложка биспинприбора соединена с входом коммутатора, выход которого соединен с общей шиной, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, в него дополнительно введены триггер и второй элемент И, причем выход переноса счетчика соединен с входом установки в "0" триггера, вход установки в "1" которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, а прямой выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, выход второй схемы И соединен с входом сброса в "0" регистра, а фотопреобразователь дополнительно содержит фотоприемник, конденсатор и формирователь импульсов, причем первый вывод фотоприемника соединен с шиной питания, а второй вывод - с выводом подложки биспин-прибора, входом коммутатора и первым выводом конденсатора, омический контакт биспин-прибора соединен с входом формирователя импульсов и через резистор нагрузки с шиной питания, запирающий контакт биспин-прибора и второй вывод конденсатора - с общей шиной, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом коммутатора и является электрическим выходом фотопреобразователя, а оптическая апертура фотоприемника является оптическим входом фотопреобразователя.1805301 Редактор Л. Народная Корректор М Заказ 934 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СС )13035, ллосква, Ж, Раушская наб., 4/5 мбииат "Пат г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Оизводственно издлтельски