Фотометрическая двухлучевая дифференциальная схема

 

Изобретение относится к измерению оптических характеристик объектов в фотометрических двухлучевых дифференциальных схемах. Для повышения точности измерений осуществлена стабилизация разностного сигнала по отношению к колебаниям элект4)ичвских параметров системы путем регулирования усилителя сигналом второй гармоники . 2 Ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа)УБЛИН

09) (И) (g1) 4 G 01 J 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф р..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3797315/24-25 (22) 02.08.84 (46) 07.06.86. Бюл. Я 21 (71) Новосибирский институ1 советской кооперативной торговли (72) Ю.П. Машуков (53) 535.242(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 88249, кл. G 01 J 1/36,,1950.

Бреслер П.И. Оптические газоаналиэаторы и их применение. Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1980, с. 56 — 69. (54) ФОТОМЕТРИЧЕСКАЯ ДВУХЛУЧЕВАЯ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ СХЕМА (57) Изобретение относится к измерению оптических характеристик объектов в фотометрических двухлучевых дифференциальных схемах. Для повышения

1 точности измерений осуществлена стабилизация разностного сигнала по отношению к колебаниям электрических параметров системы путем регулирования усилителя сигналом второй гармоники. 2 ил.

36324

1 12

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано В оптических газоаналиэаторах, а также для измерения различных оптических характеристик объектов.

Цель изобретения — повышение точности измерений при сохранении высокой чувствительности к малым оптическим поглощениям путем стабилизации разностного сигнала по отношению к колебаниям электрических параметров схемы.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — графики временной зависимости сигнала фотоприемника.

Устройство содержит источник 1 излучения, два оптических канала 2 и 3, последовательно расположенные обтюратор 4, нулевую заслонку 5 в одном из каналов, светособирающее устройство

6, фотоприемник 7, интегрирующую RCцепочку 8, усилитель 9, имеющий вход управления коэффициентом усиления, разделитель 10 гармоник. Выход первой гармоники разделителя соединен с входом синхронного детектора 11, синхронизированного цепью 12 с частотой вращения обтюратора 4, выход второй гармоники цепью 13 обратной связи соединен с управляющим входом усилителя 9, выход синхронного детектора

11 - с прибором 14. Усилитель 9 является усилителем переменного тока низкой частоты, разделитель 10 гармоник представляет собой пассивный фильтр частот, выделяющий из общего периодического сигнала первую и вторую гармоники, например, с помощью колебательных контуров.

Устройство работает следующим образом.

Изучение от источника 1 направляется в два оптических канала 2 и 3.

Диск обтюратора 4 модулирует лучи таким образом, что в течение времени, несколько меньшем половины периода повторения, открыт первый канал, затем на небольшой промежуток времени перекрыты оба канала, потом открывается второй канал на такое же время, что и первый. На фиг. 2,, — время засветки первого или второго канала; - продолжительность промежутка затемнения; Т вЂ” период модуляции; А1 амплитуда сигнала первого канала;, А2— амплитуда сигнала второго канала,, Нулевая заслонка 5 служит для выравнивания амплитуд Ai и А2 в исходном состоянии схемы, когда поглощение в измерительном канале отсутствует.

Разница амплитуд Ai и А2 соответствует наличию поглощения в измерительном канале.

Интегрирующая RC öåïî÷êà 8 служит для уменьшения пиковых значений переменной составляющей сигнала, которые обусловлены кратковременными проме10 жутками затемнения.

Первая гармоника, выделенная разделителем 10 является выходным сигналом, несущим информацию об измеряемом параметре, вторая гармоника используется для обеспечения постоянства коэффициента усиления усилителя 9 путем автоматической регулировки усиления усилителя через цепь 13 обратной связи, Поскольку сигнал второго канала сдвинут по отношению к сигналу первого канала на Т/2 (фиг. 2), первая гармоника сигнала второго канала ока2< жется в противофазе с первой гармоникой сигнала первого канала, вторая же гармоника сигнала второго канала бу,цет совпадать по фазе с второй гармоникой первого канала, т.е. в суммарЭС! ном сигнале первые гармоники подавля ются, а. вторые — складываются, Так как амплитуда гармоники пропорциональна интенсивности светового потока в соответствующем канале, первая гармоника пропорциональна разности интенсивностей потоков в каналах, а вторая — их сумме, т.е. характеризует общий уровень сигнала.

Автоматическая регулировка усиле4 ния обеспечивает неизменным уровень второй гармоники, т.е. стабилизируется общий уровень сигнала, а следовательно, и разностный сигнал.

Если обозначить через It u I ин45 тенсивности излучения в первом и втором каналах, через 2 и ф — амплитуды первой и второй гармоник суммарного сигнала фотоприемника соответственно> то можно записать

50 (Ь = К (I1 — Х2) (Т) Р=К (I, + I,), (2) где К вЂ” коэффициент пропорциональ55 ности.

Если К:„- коэффициент передачи усилителя совместно с RC-цепью для первой гармоники, а К,y — то же, для вто4 изобретения

3 1236324 рой гармоники, то на выходе усилите- Ф о р м у л а ля имеем: о =KK (I - I ) (3) Фотометрич еых 1 2 (4) 5

t âüõ К((1 + -г) к„ еых Р еы»

Р х

Взяв отношение (3) и (4), получим

?г еская двухлучевая дифференциальная схема, содержащая источник излучения, два оптических канала и расположенные последовательно обтюратор, нулевую заслонку в одном из каналов, светособирающее устройство, фотопримник, усилитель, синхронный детектор, синхронизированный с частотой вращения обтюратора, и измерительный прибор, о т л и ч а ю—

Из этого выражения видно, что амплитуда первой гармоники на выходе усилителя cC „,„ определяется только отношением интенсивностей лучей в двух каналах, так как P zö„ поддерживается постоянной за счет автоматической регулировки усиления, а отношение

К« остается неизменным, хотя каждая

Кр из этих величин в отдельности изменяется, так как первая и вторая гармоники проходят через один и тот же тракт усилителя. 25 щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерений при сохранении высокой чувствительности к малым оптическим поглощениям, в нее введены интегрирующая RC-цепочка и разделитель гармоник, вход которого соединен с выходом усилителя, а выходы первой и второй гармоник разделителя соединены соответственно с входом синхронного детектора и с управляющим входом усилителя, сигнальный вход которого через RC-цепочку соединен с выходом фотоприемника.

1236324

Составитель Е. Маколкин

Техред Г.Гербер Корректор М. Максимишинец

Редактор А. Козориз

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3081/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4