Фотометр

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)5 G 01 J 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ V (л (Л

С3

Qh фиг Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4887818/25 (22) 06.12.90 (46) 15,08.92. Бюл. ¹ 30 (71) Опытно-конструкторское бюро "Радуга" (72) С. С. Розанов, В, Н. Румянцев и В, Н. Устинов (56) Мартынюк А. С, и Сачков А, В. Пороговые характеристики фотоприемных устройств с кремниевыми фотодиодами,—

Импульсная фотометрия, вып. 9, "986 с. 106.

Авторское свидетельство СССР

N 1545-092, кл. G 01 J 1/44, 1987.,, Я2„„1755066 А1 (54) ФОТОМ ETP (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, 1755066

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 о ка 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 реверсивного 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, вычитающее 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 соответствен1755066 но — с четвертым и пятым входом коммутатора 2.

Устройство работает следующим образом.

Оптическое излучение мощностью Р1 и 5

Р2 попадает соответственно на первый и второй фотодиоды 1 и 14, в цепях которых вырабатываются фототоки le1 = К1 Р1 и le#

= К2Р2 (К1 и К2 — коэффициенты пропорциональности)., 10

В исходном состоянии фотодиод 1 подсоединен через коммутатор 2 к интегратору

3, интегрирующая емкость которого заряжается фототоком le1 до напряжения (фиг.

2в). . 15

00П1 = — !Ф1

С где С вЂ” емкость конденсатора;

t — текущее время.

При достижении напряжения Uon1 сра- 20 батывает компаратор 4, при этом на нем устанавливается второй порог, равный

Uon2, а коммутатор 2 подключает к интегратору 3 второй фотодиод 14, фототок которого lez начинает разряжать интегрирующий 25 конденсатор до напряжения

Uon1 00п2 = — !Ф2 tz

С где tz — время разряда.

При достижении напряжения Uonz cpa- 30 батывает.компаратор 4, при этом на нем устанавливается первый порог Uon1, блок 5 управления выдает ко,ланды на подключение к интегратору 3 фотодиода 1 и проход импульсов с генератора 18 через первую 35 схему И 6 на счетчик 7 (фиг. 2и), который подсчитывает импульсы за время заряда интегрирующей емкости от Uonz до Ооп1:

Uon1 — Uonz 0оп1 Uonz . C

le1 К1 P1 40

При достижении на выходе интегратора напряжения Uonz процесс повторяется с той лишь разницей, что уже счетчик 11 подсчитывает импульсы за время разряда;

М,„ " -Uom. . -! -2. С !

Ф2 К2 Р2

Как видно из формул, отношение Nz к

N1 прямо пропорционально отношению потоков Р1 к Р2:

N2 К1 Р1 50

N1 К2 !2 и не зависит от параметров интегратора 3.

Для реализации операции деления

Nz: N1 блокируется интегратор 3 (фиг. 2з) подключением к его входу резистора 15, э 55 на вторые входы (обратного счета) счетчиков 7 и 11 поступают импульсы с генератора 18 импульсов соответственно с частотой f и — f, (r! — коэффициент деления

1 и делителя 10). Как только на втором выходе счетчика 11 установится нулевой код, т.е, пройдет Nz импульса, триггер 9 возвращает фотометр в исходное положение. 3а это время на счетчик 7 проходит и!ч2 импульсов, при этом счетчик 18 регистрирует количество импульсов !., .и !2 " 1

N1 .Р2

Регистр 8 необходим для хранения результата и перезаписи его в счетчик 7, TBI(как числа N1 и Nz представлены в

"Формате Е", то вычитающее устройство 12 определяет степень результата измерения

N путем вычитания степеней чисел Й2 и N1.

Результаты измерений со счетчика 18 и вычитающего устройства 12 поступают на регистратор 13, Число и определяет точность деления

Nz на N1, так например, при и = 10000 погрешность не более 0,1 .

Формула изобретения

Фотометр, содержащий последовательно соединенные первый фотодиод, коммутатор, интегратор, компаратор, а также второй фотодиод, резистор, триггер, генератор импульсов, счетчик и блок управления, отличающийся 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 второго

1755066 а) 5-(Pj 5 Ф

U к) л) Составитель Ю, Гринева

Редактцр Л. Веселовская Техред М.Моргентал Корректор 3. Салка

Заказ 2883 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 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 третий

Vg

8) 4з д) выходы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с вторым входом вычитающего устройства и входом счетчика, выход которого соединен с вторым входом

5 регистратора,