Преобразователь световых сигналов в интервал времени

 

0 П "" Е 40445

Союз СоветскиМ

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 10Х.1972 (№ 1778002/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26.Х.1973. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 28.III.1974

M. Кл. G 04f 11/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР во делам изобретений и открытий

УДК 531.776(088.8) Авторы изобретения

М. Р. Барбанель и Э. Ф. Макаров

Московский горный институт

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ

В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для преобразования световых сигналов в интервал времени и определения степени плотности веществ.

Известны преобразователи световых сигналов, основанные на использовании вращающегося обтюратора, с помощью которого световой поток от источника излучения проходит на фотоприемник, поочередно через измерительную и сравнительную кюветы, Фотоприемник подключен к электронному блоку, где происходит выделение переменной составляющей сигнала от фотоприемника, которая будет пропорциональна разности интенсивностей световых потоков, а следовательно, разности оптических плотностей сред в кюветах.

Однако эти устройства характеризуются зависимостью показаний от интенсивности излучения источника световой энергии, старения фотоприемника и нелинейности характеристик, трудностью сочетания с цифровыми средствами обработки информации.

Предлагаемое устройство снабжено кюветой с исследуемой культурой, установленной на роторе, а фотоприемник через усилитель и ключи соединен с двумя конденсаторами, подключенными к нуль-органу, выход которого соединен с триггером, а один из конденсаторов зашунтирован резистором. Такое выполнение повышает точность преобразования и получения время-импульсного сигнала, пропорционального разности оптических плотностей световых потоков, прошедших сквозь пи5 тательную срсду в кювете и светофильтры.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Основной задачей предлагаемого устрой10 ства является опредсление действия невесомости на интенсивность роста исследуемой культуры (клеток или бактерий) в условиях космического полета.

Эта задача решается путем сравнения со1Б стояний двух идентичных исследуемых объектов, находящихся в различных HHcpHHo»Hex условиях непосредственно на космическом объекте.

Как известно, гравитационные земные уc20 ловия характеризуются персгрузкой, равной

1g, поэтому если одному из исследуемых объектов создать путем вращения инерционные условия, равные 1g, а другой исследуемый объект оставлять неподвихкным oTHocHTcльио

25 космического объекта, то путем Нх сравнения можно судить о биологическом эффсктс невесомости.

Для этого кювету 1, оборудованную окнами из оптического стекла, заливают питатель30 ным раствором с исследуемой культурой и

404045

65 устанавливают на ротор 2, вращающийся от привода 3 со скоростью, обеспечивающей нужное ускорение. Другая аналогичная кювета 4 устанавливается неподвижно за ротором.

Судить о состоянии культур в обеих к1оветах можно на основании изменения окраски питательных сред.

Работа фотоэлектрической части устройства для определения оптически..; плотностей в обеих кювстах основана на том, что с целью увеличения точности измерения и исключения эталонной кюветы световой поток от источника поочередно Ilðîõîäèò через два светофильтра, расположенных рядом, и слой питательной среды в кювете, расположенной под ими. Причем спектральная характеристика светопропускания первого светофильтра соответствует максимальной прозрачности, т. е. той области, в которой светопоглощение не зависит от изменения спектральных свойств исследуемого питатсльного раствора, в то время как спектральная характеристика второго светофильтра выбрана в области максимальной величины изменения

его спектральных свойств.

Таким образом, первый световой импульс, попадающий на фотоприемник, служит эталонным по отношению ко второму — измерительному.

Дисковый ротор 2, вращаясь с определенной постоянной скоростью, сообщает исследуемой культуре в кювете 1 перегрузку, раB ную Ig, а также выполняет роль коммутатора и обтюратора световых потоков.

Кювета 1 со стороны окна снабжена насадкой из двух стоящих рядом светофильтров

5 6

Во время вращения ротора первый световой поток Ф1 от источника энергии 7, поочередно проходя через указанные свстофильтры и толщину слоя исследуемой среды в кювете, попадает на фотоприсмник 8. Второй световой поток от источника 7, поочередно проходя аналогичные светофильтры 9 и 10, установленные рядом в окне ротора, и толщину слоя исследуемой среды в кювете 4, неподвин:но распо, Iоженпои за ротором, попадает на тот же фотоприемник 8. Причем, как уже укязыВЯ 1ocb, псрВыс сВетоВые сигналы каждой пары являются эталонными по отношению ко вторым.

Таким ооразом, на фотоприемник 8 поочередно поступают две пары сигналов и поскольку дальнейшее преобразование их электронной схемой, IE3 вход которой включен фотоприемник 8, аналогично, рассмотрим одну из них.

Два сигнала, послсдоватсльно поступающие с фотоприемника 8, усиливаются усилителем

9 и соответственно подаются чсрез ключи 10 и 11 на запоминающий конденсатор 12 и па конденсатор 13, зашунтированный резистором 14.

Для обеспечения высокой точности измерения ключи 10 и 11 поочередно управляются стробирующими импульсами, совпадающими во времени с моментами достижения сигнала фотоп риемника 8 максимальных значений.

Стробирующие импульсы вырабатываются фотоприемниками 15 и 16 (например, фоторезисторами) при поочередном засвечивании их световыми потоками от источника светя

17 через щели 18 и 19 в роторе. Причем положение щели 18 диаметрально соответствует расположению светофильтра 6, а положение щели 19 — расположению светофильтра 5.

Первым стробирующим импульсом конденсатор 12 через ключ 10 заряжается до напряжения U,.I (см. фиг. 2), соответствующего амплитуде первого эталонного светового потока Ф1.

Вторым стробовым импульсом конденсатор

13 через ключ 11 заряжается до напряжения

UÄq, соответствующего амплитуде второго измерительного светового потока Ф, и начинает разряжаться через шунтирующий резистор 14.

Интервал времени t, (фиг. 2) заполняется тактовыми импульсами, которые могут быть получены, например, или от специального генератора, или при засвечивании фотоприемника 20 (например, фотодиода) световым потоком от источника 17 через растровый лимб 5, сформированный по периферии ротора. Причем отсчет импульсов начинается при подаче второго стробирующсго импульса, а заканчивается в момс IT равенства напряжений на конденсаторах 12 и 13. При равенстве напряжений на конденсаторах срабатывает нуль-орган 21, который перебросит триггер

22 и закроет ключ 23, прекращая последовательность тактовых импульсов на счетчик 24.

Исходное состояние ключа 23 восстанавливаетсяя при подачс первого стробирующего импульса в момент срабатывания ключа.

Таким образом, интервал времени 1„будет пропорционален величине свстопропускания измерительного светового потока относительно эталонного.

Лналогичные электрические преобразования осуществляются с другой парой импульсов, которые проходят через неподвижную кювету 4, а отсчет тактовых импульсов регистрируется счетчиком 25.

Коммутация электронной схемы для поочередного- преобразования двух пар световых потоков, проходящих через вращающуюся 1 и неподвижную 4 кювсты, осуществляется с помощью фотоприемника 26 (например, фоторезистора), находящегося либо в освещенном состоянии от источника света 17 через кольцевую щель 27 в роторе, либо в затемненном состоянии, Сигналы с фотоприемника 26 черсз усилитель 27 поступают на триггер 28, который в свою очередь через ключи 29 и 30 пропускает тактовые импульсы на счетчик

24 или 25, 404045

Предмет изобретения

1аиг 2

Составитель Б. Коншин

Техред Е. Борисова

Корректоры; В. Петрова и Е. Давыдкина

Редактор Е. Гончар

Заказ 624/17 Изд. № 151 Тираж 49G Подписное

Цг1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1. Преобразователь световых сигналов в интервал времени, содержаший две неподвижныс кюветы с окнами, вращающийся от привода ротора, источники лучистой энергии и фотоприемники с электронной схемой, отличаюшайся тем, что, с целью повышения -.очности преобразования и получения врсмяимпульсного сигнала, пропорционального разности оптических плотностей световых потоков, прошедших сквозь питательную среду в кювете и светофильтры, он снабжен кюветой с исследуемой культурой, устанавливаемой на роторе, а фотоприсмник через усилитель и ключи соединен с двумя конденсаторами, подключенными к нуль-органу, выход которого соединен с триггером, а один из конденсаторов зашун гирован резистором.

2. Устройство по и. 1, отлачаюiцееся Tcì. что, с целью устранения эталонны.: кювет, установленная на роторе кювста оборудована со стороны окна двумя расположсннымп рядом светофильтрами с различными спектральными характеристиками, а другая пара аналогичных светофильтров установлена в окне ротора.