[go: up one dir, main page]

SU1430763A1 - Photometer - Google Patents

Photometer Download PDF

Info

Publication number
SU1430763A1
SU1430763A1 SU874179691A SU4179691A SU1430763A1 SU 1430763 A1 SU1430763 A1 SU 1430763A1 SU 874179691 A SU874179691 A SU 874179691A SU 4179691 A SU4179691 A SU 4179691A SU 1430763 A1 SU1430763 A1 SU 1430763A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
voltage
generator
photodiode
comparator
Prior art date
Application number
SU874179691A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Иннокентьевич Госьков
Михаил Алексеевич Царегородцев
Алексей Григорьевич Якунин
Original Assignee
Алтайский политехнический институт им.И.И.Ползунова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алтайский политехнический институт им.И.И.Ползунова filed Critical Алтайский политехнический институт им.И.И.Ползунова
Priority to SU874179691A priority Critical patent/SU1430763A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1430763A1 publication Critical patent/SU1430763A1/en

Links

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к фотометрии и предназначено дл  измерени  стационарных световых потоков в различных област х оптоэлектро- ники.- Целью изобретени   вл етс  увеличение разрешающей способности фотометра . Фотометр содержит фотодиод I , катод которого подключен к инвертирующему входу усилител  2, а анод - к его выходу, компаратор 3, генератор 4 напр жени  квадратичной- формы (и,. Up + At ) , коммутиг1тощий элемент 6, который подктпочает катод фотодиода 1 либо к образцовому источ - нику напр жени  7 и зар жает eMKOctb фотодиода 1, либо к генератору ком- пенс ир пощего тока дл  компенсации темнового тока во врем  фотометриро- взни . Под действием светового потока происходит разр д емкости фотодиода 1 и линейно возрастающее напр жение на выходе усилител  2 сравнивани  компаратором 3 с напр жением генератора 4, В момент равенства напр жений запускаетс  одновибратор 5 и на его выходе формируетс  импульс фиксированной длительности, которым про1 зводитс  переключение коммутирующего элемента 6, стробирование компаратора 3 и запуск генератора 4. Период следовани  импульсов на выходе одновибратора 5 пр мо пропорционален мощности оптического излучени . 2 ил. а AftSSSU IL tnn .4 со ООThe invention relates to photometry and is intended to measure stationary light fluxes in various areas of optoelectronics. The aim of the invention is to increase the resolution of a photometer. The photometer contains a photodiode I, whose cathode is connected to the inverting input of amplifier 2, and the anode to its output, a comparator 3, a quadratic form voltage generator 4 (and, Up.At), a switching element 6 that supports the cathode of the photodiode 1 or to the exemplary voltage source 7 and to charge the eMKOctb of the photodiode 1, or to the generator, to compensate the ground current to compensate for the dark current during photometric detection. Under the action of the luminous flux, the capacitance of the photodiode 1 is discharged and the linearly increasing voltage at the output of amplifier 2 comparing with the comparator 3 with the voltage of the generator 4. At the moment of equal voltage the single vibrator 5 is started and a pulse of fixed duration is generated at its output, which switches the switching voltage element 6, gating the comparator 3 and starting the generator 4. The pulse period at the output of the one-shot 5 is directly proportional to the power of the optical radiation. 2 Il. and AftSSSU IL tnn .4 with OO

Description

СриЭ.1SriE.1

Изобретение относитс  к фотометрии и предназначено дл  измерени  стационарных световых потоков в различных област х оптоэлектроники.The invention relates to photometry and is intended to measure stationary light fluxes in various areas of optoelectronics.

Целью изобретенид  вл етс  увеличение разрешающей способности фотометра за счет линеаризации его выходной характеристики.The aim of the invention is to increase the resolution of the photometer by linearizing its output characteristic.

На фиг, 1 приведена функциональ- на  схема фотометра: на фиг, 2 - временные диаграммы работы при различных услови х освещенности.Fig. 1 shows a functional diagram of the photometer: Fig. 2 shows time diagrams of operation under various illumination conditions.

Фотометр содержит фотодиод 1, каотод которого соединен с инверти- рующим входом усилител  2г, а анод - с его выходом и с инвертирующим входом компаратора 3, неинвертиругощий вход которого соединен с выходом генератора 4 напр жени  квадратичной формы выход - с входом одно- вибратора 5. Выход одновибратора 5 соединен с входом генератора 4 напр жени  квадратичной формы и вхо- дом управлени  коммутирую0;его эле- мента 6, первый коммутируемый вход которого соединен с положительным вьгоодом образцового источника 7 напр жени ,, а второй - с выходом генератора 8 компенсирующего тока. Выход коммутируР Дего элемента 6 подключен к инвертирующему входу усилител  2 и к катоду фотодиода 1, причем неин- вертируюций вход усилител  2 соединен с вшной нулевого потенциала. Кроме того, вход элемента 9 задержки объединен с входом генератора 4 на- пр зкени  квадратичной формы, а его выход подключен к стробирующему вхо- ду компаратора 3,The photometer contains a photodiode 1, the cathode of which is connected to the inverting input of the amplifier 2g, and the anode to its output and to the inverting input of the comparator 3, the noninverting input of which is connected to the output of the generator 4 of a quadratic voltage output - to the input of a single vibrator 5. The output of the one-vibrator 5 is connected to the input of a voltage generator 4 of a quadratic form and the control input commutes; its element 6, the first switched input of which is connected to the positive terminal of the exemplary voltage source 7, and the second to the output r nerator 8 compensating current. The output of the switching device 6 of the element 6 is connected to the inverting input of the amplifier 2 and to the cathode of the photodiode 1, and non-inverting the input of the amplifier 2 is connected to the luminous zero potential. In addition, the input of the delay element 9 is combined with the input of the generator 4 on the quadratic-shaped spacing, and its output is connected to the gate input of the comparator 3,

Генератор напр жени  квадратичной формы реализует следующую функцональную зависимост,:The voltage generator of a quadratic form realizes the following functional dependence:

аbut

и„ и. + Atand „and. + At

(1)(one)

где и - напр жение на выходе генератора 4;where and is the voltage at the output of the generator 4;

Up - напр жение смещени ; . А - коэффициент;Up is the displacement voltage; . And - coefficient;

t - врем .t - time

Генераторы такого типа могут быть реализованы либо с помощью цифровых вычислительных устройств (т.е. вычислением функции в цифровом коде с последующим его преобразованием в аналоговую форму)} либо с применение аналоговых методов, используемых в аналоговых вычислительных устройствах .Generators of this type can be implemented either using digital computing devices (i.e., calculating a function in a digital code and then converting it to analog form)} or using analog methods used in analog computing devices.

д d

5 G 5 Q Q5 G 5 Q Q

5five

00

Устройство работает следующим образом ,The device works as follows

В момент включени  фотометра од- новибратор 5 вырабатьшает фиксированный по длительности импульс, ко- торьй поступает на управл ющий вх.од коммутирующего э. емента 6, Последний подключает инвертирующий вход усилител  2 к положительному вьшо- ду образцового источника 7 напр жени , и на выходе усилител  2 устанавливаетс  отрицательное напр жение, которое вызывает зар д барьерной емкости фотодиод а 1 , По окончании импульса одновибратора 5 производитс  запуск генератора 4, вырабатьша- ющего напр жение вида U U + At , и коммутирующий элемент 6 подключа-. ет к инвертирующему входу усилител  2 генератор 8 компенсирукщего тока. Длительность импульса одновибратора 5 выбираетс  такой, чтобы полностью обеспечить зар д барьерной емкости фотодиода 1. В момент окончани  импульса одновибратора 5 барьерна  емкость фотодиода 1 начинает разр жатьс  под действием фототока, вызванного падающим на фотодиод световым потоком, а также темновым током фотодиода 1. Однако одновременно с разр дом фотодиода 1 производитс  его дозар д током генератора, равным по величине темновому току, т.е. осуществл етс  компенсаци  темнового тока,At the moment of turning on the photometer, the single-oscillator 5 generates a pulse of fixed duration that arrives at the control input of the commuta- tion E. 6, the latter connects the inverting input of amplifier 2 to the positive side of the exemplary voltage source 7, and a negative voltage is set at the output of the amplifier 2, which causes a charge charge of the photodiode a 1 generating a voltage of the form UU + At, and the switching element 6 is connected-. Em to the inverting input of amplifier 2 is a generator of 8 compensating current. The pulse duration of the one-shot 5 is chosen such that the barrier capacitance of the photodiode 1 is fully charged. with the photodiode 1 being discharged, it is charged by the generator current equal in magnitude to the dark current, i.e. dark current compensation is performed,

По мере разр да емкости фотодиода 1 линейно возрастает напр жение на выходе усилител  2, одновременно с ним возрастает напр жение по квадратичному закону на выходе генератора 4. Оба эти напр жени  сравниваютс  компаратором 3, который запускает одновибратор в.момент равенства этих напр жений. При этом длительность -временного интервала между окончанием импульса на выходе одно- вибратора 5 и моментом переключени  коммутатора 3 линейно зависит от мощности оптического излучени .As the capacitance of the photodiode 1 is discharged, the voltage at the output of amplifier 2 linearly increases, and the voltage at the quadratic law at the output of generator 4 increases simultaneously. Both of these voltages are compared with comparator 3, which triggers a one-shot vibrator at the moment of equality of these voltages. In this case, the duration of the time interval between the end of the pulse at the output of the single-vibrator 5 and the switching moment of the switch 3 linearly depends on the power of the optical radiation.

Напр жение на выходе усилител  определ етс  выражениемThe voltage at the output of the amplifier is determined by the expression

ТТ - ТТ J. I4f t ,„,TT - TT J. I4f t, „,

и - + Q U;and - + Q U;

где К - коэффициент усилени  уси . лител ;where K is the gain factor. letter;

макс максимальное отрицательное нап р жение на выходе max max negative pressure at the output

усилител  в момент окончани  импульса одновибра- тора;an amplifier at the moment of termination of a one-shot pulse;

-емкость фотодиода;-the capacity of the photodiode;

-врем  разр да емкости фотодиода фототоком;- time of photodiode capacitance photocurrent;

1ф - ток фотодиода (фототок). Так как емкость фотодиода разр аетс  линейно, то1f - photodiode current (photocurrent). Since the capacitance of the photodiode is linearly depleted,

СWITH

tt

1ф с( Р,1f s (P,

(3)(3)

где Р - мощность оптического излучени ;where P is the optical power;

о( - коэффициент пропорциональности .o (- proportionality coefficient.

Напр жение на выходе усилител  может быть описано следующим выражениемThe output voltage of the amplifier can be described by the following expression

и,and,

и. and.

pPt,ppt

WW

Вых Out

где Uo К .where uo k.

с (К ТГ c (K TG

Если напр жение на выходе усилит л  2 определ етс  формулой (А), а напр жение на выходе генератора А - формулой (1), то условие равенства этих напр жений определ етс  выражениемIf the voltage at the output of the amplifier l 2 is determined by formula (A), and the voltage at the output of the generator A is defined by formula (1), then the condition for the equality of these voltages is determined by the expression

.2.2

Uo + /i Pt UQ + AtUo + / i Pt UQ + At

(5)(five)

откудаfrom where

Р A/p. t,P A / p. t,

где A/ - коэффициент пропорциональности .where A / is the proportionality coefficient.

Так как в начальный момент времени напр жени  на выходах усилител  2 и генератора 4 очень близки по своему значению, то дл  устранени  ложных срабатываний компаратора, которые могут быть вызваны пульсаци ми питани  устройства, температурным дрейфом параметров элементов устройств и дру- гими нестационарными возмущени ми, он вьшолнен стробируемым. При этом запуск компаратора осуществл етс  с задержкой относительно начала запуска генератора 4, определ емой параметрами элемента 9 задержки.Since at the initial moment of time the voltages at the outputs of amplifier 2 and generator 4 are very close in value, to eliminate the false positives of the comparator, which can be caused by pulsations of the device power, temperature drift of the parameters of the elements of the devices and other non-stationary disturbances, it is gated. In this case, the start of the comparator is carried out with a delay relative to the start of the start of the generator 4, determined by the parameters of the delay element 9.

После повторного запуска одновиб- ратора 5 цикл работы фотометрирую- щего устройства повтор етс .After restarting the one-shot 5, the cycle of operation of the photometric device is repeated.

Выбор коэффициента А при квадратичном члене выражени  (5) определ етс  оптимальной мощностью оптического излучени  РThe choice of the coefficient A at the quadratic term of expression (5) is determined by the optimal power of optical radiation P

(см. фиг. 2). При этом минимальное врем  Т, за которое(see Fig. 2). The minimum time T for which

МйксMikes

00

5five

00

5 five

00

5five

00

5five

00

5five

напр жение на выходе усилител  2 достигает величины I on , определ емой величиной л1-шейного участка выходной характеристики фотодиода 1, определ етс  из (4) выражениемthe voltage at the output of amplifier 2 reaches the value of I on, which is determined by the value of the l1-neck area of the output characteristic of photodiode 1, is determined from (4)

Т, (Uon - и„)//3. . T, (won - and „) // 3. .

Дл  того, чтобы вьтолн лось равенство и Ъ оп -при t Т , КОЗФФИЦИ-. ент А при квадратичном члене U дол- . жен быть равен А Р / ().In order to satisfy the equality and b op -at t T, KOZFFITSI-. ent A with a quadratic term U dol-. wives be equal to A p / ().

Таким образом, при параметрах устройства , определ емых по указанному алгоритму, длительность временного интервала фотометрировани  пр мо пропорциональна мощности оптического излучени . При этом величина Т не может быть меньше величины t, , определ емой элементом 9. В качестве иллюстрации работы устройства на фиг. 2 показаны значени  временных интервалов То и Tj, соответствующие мощност м оптического излучени  P-j и РЗ .Thus, with the device parameters determined by the indicated algorithm, the duration of the photometric time interval is directly proportional to the optical radiation power. The value of T cannot be less than the value of t, determined by element 9. As an illustration of the operation of the device in FIG. Figure 2 shows the values of the time intervals To and Tj, corresponding to the powers of the optical radiation Pj and RE.

Дл  нагл дности и удобства воспри ти  уровни всех напр жений приведены в одних координатных ос х.For consistency and ease of perception, the levels of all stresses are given in the same coordinate axes.

На фиг. 2 использованы следующие обозначени : Uj,5p - уровень выходного сигнала образцового источника 3 напр жени  1; Uрп - уровень посто нного опорного напр жени , ограничивающего линейный гчасток выходного сигнала з силител  2; 11((акс максимальное отрицательное напр жение на выходе усилител  2 при полностью зар женной емкости фотодиода; Ug,,i,- йыхэ выходное напр жение на выходе усилител  2 npai различных мощност х оптического излучени  Т - временные интервалы, соот- ветствх ющие различным мощност м оптического излучени  ,- Р ; напр жение на выходе генератора 4; tл,, - величина задержки включени  генератора 4 относительно начала разр да емкости фотодиода, при этом величина задержки несоизмеримо мала с временем фотометрировани , поэтому она не вли ет на метрологические качества фотометра; максимальна  измер ема  мощность излучени  при заданном коэффициенте А генератора 4.FIG. 2, the following notation is used: Uj, 5p is the output level of the exemplary source 3 of voltage 1; Upp is the level of a constant reference voltage limiting the linear gpask of the output signal of s silitel 2; 11 ((ax max negative voltage at the output of amplifier 2 with fully charged photodiode capacitance; Ug ,, i, - yyhe output voltage at the output of amplifier 2 npai different optical radiation powers T - time intervals corresponding to different m of optical radiation, - Р; voltage at the output of the generator 4; RP G quality photometer; maximum radiation power is measured at a predetermined ratio EMA A generator 4.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Фотометр, содержащий фотодиод, катод которого соединен с инвертирующим входом усилител , а акод - с выходом усилител , неинвертирующий вхо которого .соединен с шиной нулевого потенциала, а выход - с инвертирующим входом компаратора, выход которого соединен с входом одновибратора выход одновибратора подключен к управл ющему входу коммутирующего элемента , первый и второй коммутируемые входы которого подключены соответственно к образцовому источнику напр жени  и генератору компенсирующего тока, а выход коммутир тощего элемента соединен с катодом фотодиода , отличающийс  тем, что, с делыю увеличени  разрешающей способности фотометра за счет линеаризации его выходной характеристики , в него дополнительно введены элемент задержки и генератор напр жени  квадратичной формы, U реализующий функциюA photometer containing a photodiode, the cathode of which is connected to the inverting input of the amplifier, and the current to the output of the amplifier, the non-inverting input of which is connected to the zero-potential bus, and the output to the inverting input of the comparator, the output of which is connected to the control the input of the switching element, the first and second switching inputs of which are connected respectively to the exemplary voltage source and the generator of the compensating current, and the output of the commutator switching element Inen with a photodiode cathode, characterized in that, by increasing the resolution of the photometer by linearizing its output characteristic, a delay element and a quadratic voltage generator are additionally introduced, U realizing the function 1one Ur Ur и, + Afand, + Af где Up Аwhere up a t t напр жение смещени ;displacement voltage; посто нный коэффициент;constant coefficient; врем ,time а компаратор выполнен стробируемым, при этом выход генератора напр х е- ни  квадратичной формы подключен к неинвертирующему -входу компаратора, выход элемента задерлжи соединен со стробирующим входом компаратора,°а входы генератора и элемента задержки объединены и подключены к выходу одновибратора.and the comparator is gated, with the generator output of the quadratic form connected to the non-inverting input of the comparator, the output of the delay element is connected to the gate input of the comparator, ° and the inputs of the generator and the delay element are combined and connected to the output of the single-oscillator.
SU874179691A 1987-01-14 1987-01-14 Photometer SU1430763A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874179691A SU1430763A1 (en) 1987-01-14 1987-01-14 Photometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874179691A SU1430763A1 (en) 1987-01-14 1987-01-14 Photometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1430763A1 true SU1430763A1 (en) 1988-10-15

Family

ID=21279787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874179691A SU1430763A1 (en) 1987-01-14 1987-01-14 Photometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1430763A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 857780, кл. G 01 J 1/44, ,1981. Авторское свидетельство СССР № 1116325, кл. G 01 J 1/44, 1984. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5867011A (en) Maximum power point detecting circuit
US4621292A (en) Automatic focusing device for a video camera
BR8504390A (en) AUTOMATIC WHITE BALANCE CONTROL CIRCUIT
SU1430763A1 (en) Photometer
US11330216B2 (en) Sensor arrangement and method for dark count cancellation
JPS60169740A (en) Smoke detector
SU1345064A1 (en) Pulse photometer
SU1696894A1 (en) Photometer
SU857730A1 (en) Photometer
SU1116325A1 (en) Photometer
US7489351B2 (en) Dynamic range extension for focal plane arrays
US3988611A (en) Direct voltage power supply apparatus
SU1404840A1 (en) Photometer
SU966892A1 (en) Voltage-to-frequency converter
SU430328A1 (en) PULSE AUTO COMPENSATION VOLTMETER
SU1435956A1 (en) Photometer
RU2077706C1 (en) Digital pyrometer of spectral ratio
JPS6160362B2 (en)
SU1328774A1 (en) Radiation dosimeter
SU708270A1 (en) Arrangement for registering electric values
SU577549A1 (en) Device for indication
SU783965A1 (en) Sawtooth voltage generator
RU1805301C (en) Photometer
SU507856A1 (en) Automatic photoelectric multiplier sensitivity regulator
SU466392A1 (en) Logarithmic time-pulse photometer