Патент ссср 410264
13ос о о
0264
Союз Советских
Социалистических
Республик
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 05.V,1970 (№ 1434996/26-25) с присоединеныем заявки №
Приоритет
Опубликовано 05.1.1974. Бюллетень № 1
Дата опубликования описания 5Л 1.1974
М. Кл. G Olj 1/26
Государственный комитет
Совета Мииистрое СССР
flo делам изобретений и открытий
УДК 535.242.2(088.8) Авторы изобретения
В. И. Маньковский и В. М. Семенихин
Морской гидрофизический институт АН Украинской ССР
Заявитель
СПОСОБ ЦИФРОВОГО ИМПУЛЪСНОГО ФОТОМЕТРИРОВАНИЯ
Изобретение относится к способам фотометрирования, проводимого, например, при гидрооптических исследованиях для изучения сбстава глубинных вод морей и океанов, при оптических исследованиях физики атмосферы, при физических исследованиях в биологии, при производстве источников света, в пищевой промышленности.
Свойства глубинных слоев морской воды первоначально изучались путем взятия проб и измерений на стационарных нефелометрах.
Однако во многих случаях такой способ исследования неприменим. Содержащиеся в воде вещества (например, сероводород) быстро разлагаются и меняют оптические свойства воды.
Способ изучения свойств воды непосредственно в самой воде более достоверен. О свойствах морской воды судят по рассеянию или отражению света, в частности импульсов света, для чего в воду погружают источник света и воспринимающую его аппаратуру на батискафах или подводных лодках.
Известен способ фотометрировапия импульсов света с применением цифрового импульсного фотометра. Недостатками этого способа являются сложность схемной реализации его, ограниченный диапазон воспринимаемых амплитуд сигнала, недостаточный для получения всей гаммы индикатрисс, требуемых для гидрооптических исследований.
Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых амплитуд световых импульсов и
5 упрощение измерения их интенсивности.
Это достигается путем преобразования световых импульсов с экспоненциальной характеристикой спада в логарифмически зависимые аналоговые электрические импульсы и изме10 рения их длительности на фиксированном уровне, меньшем, чем амплитудный.
На фиг. 1 показана блок-схема для реализации предложенного способа; на фиг. 2— временная зависимость напряжения сигнала
15 на выходе логарифмического фотоэлектронного умножителя; на фиг. 3 — график измерения длительности импульса на фиксированном уровне.
Предложенный способ измерения интенсив20 ности световых вспышек импульсных ламп состоит в следующем.
Отраженный от исследуемого объекта 1 световой импульс (фиг. 1) в цепи приемник света 2 — фотоэлектронный умножитель преоб25 разуется в электрический импульс тока, подобный по форме световому сигналу, но находящийся в логарифмической зависимости от него. Выходной импульс представляет собой экспоненциальпо уменьшающееся напряжение
30 (фнг, 2), которое усиливают усилителем 3, а
410264 г:
1макс — I-. (3) затем на определенном уровне (фиг. 3) фиксируют его длительность с помощью триггера
Шмидта 4.
Фиксированное напряжение преобразуют в высокочастотные импульсы с помощью блокинг-генератора 5, а затем передают в линию телеизмерения или в счетчик 6 электрических импульсов.
Принцип измерения длительности вспышек на фиксированном уровне имеет следующее математическое обоснование.
Световой импульс, излучаемый лампой за время вспышки, имеет вид экспоненты, обрывающейся в момент времени т2, когда напряжение на питающем лампу конденсаторе уменьшается настолько, что разряд в лампе гаснет, Пренебрегая начальным кратковременным периодом поджига лампы, во время которого интенсивность света нарастает от нулевой до максимальной, световой импульс можно описать следующим уравнением:
2 2-, 1 — С с(0) . р . e rc (>)
r где Uc(0) — напряжение на питающем лампу конденсаторе в момент времени т=О; r> — сопротивление лампы; r — сопротивление контура, в который включена лампа; С вЂ” емкость конденсатора; т — время, отсчитываемое от момента окончания поджига лампы, когда интенсивность излучаемого света достигает максимального значения; е — основание натурального логарифма.
В большинстве случаев необходимо измерить максимальную интенсивность световой вспышки, которая имеет место при т=О, т. е.
2 (2)
r2
При измерении IMa по принципу запоминающего конденсатора (электрический импульс прикладывают к кондесатору, который «заполняет» его амплитудное значение) постоянную времени заряда этого конденсатора делают как можно меньше, т. е. стремятся обеспечить таар О.
Максимальную амплитуду вспышки можно определить другим образом. Преобразуют уравнение (1) с учетом уравнения (2) и получают
Из уравнения (3) видно, что IMayc можно определить не только при т=О, но и в любой момент времени т(т„измерив при этом 1-, и зная параметры контура r ° С, в который
5 ВКЛЮЧЕНа ЛаМПа. СХЕМУ ИЗМЕРЕНИЯ IMaac МОжно упростить, если задать какое-то фиксированное значение амплитуды вспышки 1ф и определять время т (1ф), проходящее при измепении амплитуды вспышки от максимальной
10 до 1ф, Тогда
2w(l@ )
1макс — 1ф e (4)
15 И если параметры контура r С, в который включена импульсная лампа, постоянны, то
1макс — f (с(1ф) J.
Таким образом, измерение интенсивности
®0 световых вспышек импульсной лампы может быть достигнуто путем измерения времени т (1@) т. е. длительности светового импульса на фиксированном уровне.
Таким образом, при неизменных параметрах схемы питания импульсной лампы интенсивность световых вспышек постоянна. При ослаблении светового импульса (например, с помощью нейтрального светофильтра) его форма не изменяется, пропорционально изменяется лишь амплитуда. Если при этом измерять ширину импульсов на фиксированном уровне, то она также меняется пропорционально интенсивности вспышки.
35 Предмет изобретения
Способ цифрового импульсного фотометрирования, основанный на прохождении светового импульса через исследуемую среду или отражении от нее, получении на выходе фото40 приемника электрического сигнала-аналога с последующим преобразованием его во временной интервал, заполнением последнего импульсами кода и передачей их в счетное устройство, отличающийся тем, что, с целью
45 расширения диапазона измеряемых амплитуд, световые импульсы с экспоненциальной характеристикой спада преобразуют в логарифмпчески зависимые аналоговые электрические импульсы, длительность которых фиксируют
50 на уровне, меньшем амплитуды, и на этом уровне измеряют полученный временной интервал.
Приоритет исчислять с 29 января 1969 r, 410264 о из.,7
Составитель В. Зверев
Тех ред 3. Тар аиеи ко
Редактор Т. Орловская
Корректор Т. Хворова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ !302!18 Изд. № 362 Тираж 760 Подписное
ЦНИИПИ Государствен ного комитета Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
