SU1241070A1 - Фотоприемное устройство - Google Patents

Description

ход автоматического переключател  10 диапазонов соединен с входом программного регул тора 11. Первый выход программного регул тора 11 соединен с вторым входом регулируемого высо- ковольтного источника 12, выход которого соединен с входом делител  напр жени  13. Выходы делител  напр жени  13 соединены, с ;цинодами фото- 5#множител -5. Второй выход автоматического переключател  10 Диапазонов соединен с вторым входом регистратора 9. В устройство введены источник опорного излучени . 1, модул тор 2, световоды 4.1 и 4.2 опорного и измерительного каналов, формирователь 6, компаратор 7 с источником опорного напр жени  8 и стабилизат.ор тока. 14. Модул тор 2 и световоды 4.1 и установлены по ходу измерительного потока и потока источника опорного

Изобретение относитс  к оптико- электронному приборостроению и может быть использовано в различных измерител х оптических характеристик рассеивающих сред. .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности измерений.

На чертеже изображена структзгрна  схема фотоприемного устройства.

Фотоприемное устройство содержит источник 1 опорного излучени , механический модул тор 2 с двигателем 3, световоды 4.1 и 4.2, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 5, формирователь 6, .компаратор 7 с источником 8 опорного напр жени , регистратор 9, автоматический переключатель 10 диапазонов, программный регул тор 11, регулируемый высоковольтный источник 12, делитель 13 напр жени  и стабилизатор 14 тока, через который программньй регул тор 11 соединен с источником 1 опорного излучени , оптически св занного со световодом 4.2 через модул тор 2. Оба световода 4 оптически св - заны с ФЭУ 5, выход которого св зан с формирователем 6. Причем один вькод формировател  6 соединен с входом, регистратора 9 и с входом автоматичег

излучени  1. Выходы обоих световодов 4.1 и 4.2 соединены с входом фотоумножител  5, выход которого соединен с входом формировател  6. Первый выход формировател  6 соединен с первым входом компаратора 7, выход которого соединё н с первым входом регулируемого высоковольтного источника 12. Второй выход формировател  6 соединен с nepBbiM входом регистратора 9 и ,с входом автоматического переключател  10 диапазонов. Второй вход компара твора 7 соединен с выходом источника опорного напр жени  8. Второй выход программного регул тора 11 соединен с входом стабилизатора тока 14, выход которого соединен с вхо- дом источника опорного излучени  1. Введение этих элементов и их св зей позволило повысить быстродействие и точность иЖерений. 1 ил.

кого переключател  10 диапазонов, а :другой выход - с одним входом компаратора 7, другой вход которого сое- :динен с источником 8 опорного напр жени , а выход - с первым входом регулируемого высвковольтно- го источника 12, к выходу которого подключен делитель 13 напр жени , выходы которого соединены с динода- ми ФЭУ 5. Второй выход автоматического переключател  10 диапазонов соединен с входом програ Ммного регул тора 11, первый выкок которого соединен « чторым входом регулируемого высоковольтного источника 12..

Фотоприемное устройство работает следующим образом..

Измер емый световой ноток, попада  на вход устройства, модулируетс  модул тором 2 и по световоду 4.1 поступает на фотокатод фотоумножител  5. В нем световой сигнал преобразуетс  в пропорциональный электрический сигнал, причем коэффициент пропорциональности опреде 5п етс  на пр жением питани  ФЭУ 5. Этот электрический сигнал в виде синусоиды, и перва  гармоника которой соответствует частоте, на которой уровень шу-

ма ФЭУ минимален, поступает на вход формировател  6. В нем вьщел етс  перва  гармоника модулированного синала , она преобразуетс  в посто нно напр жение и последнее передаетс  на его выход. ,

Это посто нное напр жение  вл етс  выходным напр жением фотоприемного устройства и поступает на перв вход регистратора 9. Параллельно эт напр жение поступает на вход автоматического переключател  10 диапазонов , который обеспечивает оптимальный режим работы фотоприемного устройства , соответствукмций величине измер емого светового потока.

. В случае, когда измер емое напр жение не более и не менее сигнал с выхода автоматического перключател  10 не измен етс  и напр жние питани  ФЭУ 5 соответствует режму измерени , т.е. соответствующему световому потоку. Если напр жение на входе переключател  10 превысит , , с первого выхода этого пере

ключател  по витс  сигнал, дающий команду программному регул тору 11 на ступенчатое уменьшение сигнала управлени  регулируемым высоковольтным источником 12. Последний уменьшет напр жение на делителе 13 и коэффициент усилени  фотоумножител  5 ступенчато уменьшаетс . В результат измер емое напр жение на входе переключател  10 входит в резким устойчивой работы.

В случае, когда напр жение на вхде переключател  10 меньше , с его выхода сигнал через программный регул тор 11 дает команду на увеличение напр жени  питани  ФЭУ и коэффициент усилени  фотоумножител  возрастает. Входной сигнал переключ тел  10 входит в режим устойчивой работы. Это сравнение осуществл ет компаратор 7, .U. и U г-ттогтогтсгй-г

определ ет

верхнюю и нижнюю границы линейности световой характеристики фотоумножитл  и ограничивают изменение измер емого светового потока на одном диапзоне в пределах двух дес тичных по- р дков...

Во врем  устойчивого режима рабо фотоприемного устройства на каждом диапазоне через каждые 17t10 c про

ходит сравнение выходного опорного напр жени  с первого выхода формировател  6 с опорным напр жением источника 8. Сравнение происходит на ком1241070

5

0

5

0

5

параторе 7. Поскольку опорное напр жение с выхода формировател  пропорционально опорному излучению источника 1, то посто нно происходит сравнение опорного излучени , преобразованного фотоумножителем 5 и формирователем 6 в посто нное напр жение, с опорным напр жением источника 8 опорного напр жени . Врем  17-10 с 10 определ етс  конструкцией модул тора и скоростью вращени  приводного двигател  3.

В том случае, когда напр жение на первом входе компаратора 7 равно напр жению на его втором входе, электрический сигнал с выхода этого компаратора не измен етс  и напр жение питани  фотоумножител  посто нно. Если под воздействием каких-либо внешних факторов измен тс  характеристи-- ки любого из узлов 5,6,7,12 или 13, это вызовет изменение напр жени  на первом входе компаратора 7. На выходе последнего изменитс  электрический сигнал, который дает команду регулируемому высоковольтному источнику 12 напр жени  на противофазное нз- менен1 е напр жени  питани  фотоумножител  5. Это изменение продолжаетс  до тех пор, пока напр жени  на входах компаратора 7 не сравн ютс . Момент равенства входных сигналов компаратора 7 соответствует восстановлению коэффициента передачи измерительного тракта фотоприемного устройства. Таким образом осуществл етс  стабилизаци  коэффициента передачи всего измерительного тракта. Степень стабильности определ етс  характеристиками источников 1 и 8 опорного излучени  и .напр жени .

При ступенчатом изменении напр жени  питани  ФЭУ 5 при переходе с диапазона на диапазон одновременно пропорционально измен етс  опорный элект-. рический сигнал с выхода фотоумножител  5, что должно привести к по влению сигнала на выходе компаратора 7. Однако диапазон изменени  выходного . сигнала фотоумножител  5 под воздействием напр жени  питани  может составить 8 или 9 дес тичных пор д5

трех пор дков.

ков, в то врем  как любой компаратор может обеспечить работу не более

трех пор дков.

Дл  выполнени  измерений в необходимом динамическом диапазоне в фотоприемном устройстве предусмотрено ступенчатое изменение тока светодиода при изменении напр жени  питани  ФЭУ. Дл  этой цели с вторбго выхода программного регул тора 11 электрический сигнал одновременно с сигна- лом выхода поступает на вход стабилизатора 14 тока, котор| 1й ступенчато измен ет ток через источник 1 в противофазе изменению напр жени  питани  ФЭУ 5. Таким образом, при переходе с диапазона на диапазон опорный световой поток источника 1 измен етс  обратно пропорционально изменению чувствительности фотоумножител , а сигнал на первом входе компаратора 7 остаетс  при этом посто нным .

Дл  определени  диапазона работы фотоприемного устройства с второго выхода переключател  10 электричес- кий сигнал поступает на второй вх,од регистратора 9. Этот сигнал несет в себе информацию о номере диапазона и может быть представлен двум  разр  дами двоичного кода.

В предложенном устройстве повышено быстродействие за счет исключени  вли ни  эффекта усталости фотокатода ФЭУ. Врем  восстановлени  чувствительности фотокатода, которое и определ ет быстродействие фотоприемника , в зависимости от условий освещени  составл ет 35-40 ч. Фотоприемное устройство обеспечивает восстановление чувствительности фотокатода за 20-10 с, причем эта величина определ етс  посто нной времени регулируемого высоковольтного источника , так как все остальные узлы, вход щие в цепь обратной св зи, имею посто нные времени значительно меньшие .

Кроме того, в устройстве увеличе- на стабильность коэффициента передачи измерительного тракта за счет включени  в цепь обратной св зи всех

Составитель А.Чурбаков Редактор М.Келемеш Техред Л.Олейник Корректор А.Зимокосов:

Заказ 3478/35 Тираж 778 . Подписное ВНИИПИ Государственного- комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , Л,

узлов, вход щих в измерительный тракт, т.е. повьшена точность.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Фотоприемное устройство, содержащее фотоумножитель, регистратор, автоматический переключатель диапазонов , программный регул тор, регулируемый высоковольтный источник, делитель напр жени , причем первый выход автоматического переключател  диапазонов соединен.с входом программного регул тора, первьй выход которого соединен с.вторым входом регулируемого высоковольтного источника, выход которого соединен с входом делител  напр жени , выходы которого соединены с динодами фотоумножител , второй выход автоматического переключател  диапазонов соединен с вторым входом регистратора, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  быстродействи  и точности измерений, в него введены источник опорного излучени , модул тор, световоды опорного и измерительного Каналов, формирователь, компаратор , источник опорного напр жени  и стабилизатор тока, причем модул тор и световоды установлены по ходу измерительного потока и потока источника опорного излучени , выходы обоих световодов соединены с входом фотоумножител , выход которо . го соединен с входом формировател , первый выход которого соединен с пер- вьм входом компаратора, выход которого соединен с первым входом регулируемого высоковольтного источника, второй выход формировател  соединен с первым входом регистратора и с входом автоматического переключател  диапазонов, второй вход компаратора соединен с выходом источника опорного напр жени , второй выход программного регул тора соединен с входом стабилизатора тока, выход которого соединен с входом источника опорного излучени