Изобретение относитс к оптикоэлектронному приборостроению и может быть использовано в измерени х, требующих высок т точность определени рассеивающих, отражающих и поглощающих свойств различных объектов, в частности в «вухлучевых фотометрах и спектрофотометрах. мвухлучевой фотометр содержащий последовательно установленные источник света, оптическую систему , модул тор, кювету, фотопреобразователь , два фильтра и регистратор 1 Недостатком данного устройства вл етс то, что из-за двухканальной об работки сигнала данное устройство обладает невысокой точностью. Наиболее близким к предлагаемому вл етс двухлучевой Фотометр, содер жащий последовательно установленные источник света, оптическую систему, модул тор, кюветуj фотопреобразовптель , синхронный детектор, два Фильтра , регистратор и два формировател опорных сигналов 12 . Недостатком данного устройства вл етс ограниченна точность, обусловленна нейдентичностью двух канэ лов обработки сигнала. Цель изобретени - повышение точности . Дл достижени указанной цели в известный двухлучевой Лотометр, содержащий последовательно-установленные источник света, оптическую систему , модул тор, кювету, фотопреовразователь , синхронный детектор, два фильтра, регистратор и два формировател опорных сигналов, дополнительно введены две пары управл емых регистратором ключей, причем одна пара ключей св зана с фильтрами, а через другую пару ключей с синхронным детектором св заны два формировател опорных сигналов. На чертеже представлена структурна схема устройст1за. Устройство содержит источник 1 излучени , оптическую систему,. соде жащую устройство 2 дл образовани рабочего и контрольного лучей, зеркало 3, модул тор 4, исследуемый объект 5, зеркало 6, устройство 7 совмещени лучей, объектив 8, фотопреобразователь , содержащий последовательно соединенные приемник 9 и усилитель 10, синхронный детектор 11 с коммутатором опорного напр жени на втором входе, -СОСТОЯЩИМ из двух йараплельных по выхолУ управл емых ключей 12 и 13 и двум цеп ми опорных сигналов, состо щими из последовательно соединенных дополнительных фотоприемников 14 и 15, облучаемьк дополнительными источниками 16 и 1-V света и формирователей 18 и 19 опорных напр жений, коммутируемый фильтр, состо щий из резистора 20, включенного между его входом и выходом , конденсаторов 21 и 22 и управл емых ключей 23 и 24, образующих между его выходом и землей две последовательно-параллельные цепи, АЦП 25, цифровой делитель 26 и выходной блок 27, а также блок 28 управлени , представл ющие собой регистратор.The invention relates to optoelectronic instrument making and can be used in measurements that require high accuracy in determining the scattering, reflecting and absorbing properties of various objects, in particular, in "photoradiation photometers and spectrophotometers. A two-beam photometer containing a sequentially installed light source, optical system, modulator, cuvette, phototransducer, two filters and a recorder 1 The disadvantage of this device is that due to the two-channel signal processing, this device has a low accuracy. Closest to the present invention is a dual-beam photometer containing a sequentially installed light source, optical system, modulator, cell, photoconverter, synchronous detector, two Filters, a recorder, and two reference signal drivers 12. The disadvantage of this device is the limited accuracy due to the identity of the two signal processing channels. The purpose of the invention is to improve accuracy. To achieve this goal, a well-known dual-beam Lotometer containing a series-installed light source, optical system, modulator, cell, photoreducer, synchronous detector, two filters, a recorder and two reference signal drivers, additionally two pairs controlled by the registrar. the key pair is associated with filters, and through the other key pair, two reference signal drivers are associated with the synchronous detector. The drawing shows a block diagram of the device. The device contains a source of radiation 1, the optical system. containing device 2 for forming working and control rays, mirror 3, modulator 4, object under study 5, mirror 6, beam combining device 7, lens 8, phototransducer containing a series-connected receiver 9 and amplifier 10, synchronous detector 11 with a reference switch voltages at the second input, which are CONSTANT from two unequally controlled controlled keys 12 and 13 and two chains of reference signals consisting of successively connected additional photodetectors 14 and 15, are irradiated by additional sources 16 and 1-V light sources and shapers 18 and 19 of reference voltages, a switched filter consisting of a resistor 20 connected between its input and output, capacitors 21 and 22, and controlled keys 23 and 24 forming between its output and ground two serial-parallel circuits, an ADC 25, a digital divider 26, and an output unit 27, as well as a control unit 28, which are a recorder.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Излучение от источника 1 попадает на устройство 2 дл образовани контрольного и рабочего лучей. Часть общей мощности проходит через него и об разует рабочий луч, втора часть отражаетс и образует контрольный луч, который попадает на зеркало 3 и на- : правл етс на модул тор 4, туда же направл етс и рабочий луч. Оба луча модулируют Одним модул тором 4 на разных частотах. Промодулированный рабочий луч направл етс на исследуемый объект 5 и взаимодействует с ним, тер часть своей мощности. Оставша с часть мощности попадает на зеркало 6, а с него на устройство 7 совмещени рабочего и контрольного лучей, на которое направл етс и контрольный луч. Совмещенные лучи Фокусируютс объективом 8 на приемник 9. Электрический сигнал, пропорциональный сумме мощно стей Обоих лучей усиливаетс усилителем 10 и поступает на вход синхронного детектора 11, на второй вход которого поступает -опорное напр жение с выходов управл емых ключей 12 и 13, причем с выхода управл емого ключа 12 поступает синусоидальное напр жение с частотой рабочего сигнала, а с выхода управл емого ключа 13 - синусоидальнос напр жение с частотой контрольного сигнала. Эти напр жени снимаютс с дополнительных приемников 14 и 15, облучаемых дополнительными источниками 16 и 17 света, излучение которых модулируетс также модул тором 4, формируетс с помощью формирователей 18 и 19, с выхода которых поступают на входы управл емых ключей 12 и 13 соответственно. В зависимости от сигналов на управл ющих входах ключей 12 и 13 на второй вход синхронного детектора 11 поступает опорное напр жение либо с частотой рабочего сигнала - ключ 12 замкнут, а клю 13 разомкнут, либо с частотой контрольного сигнала - ключ 12 разомкнут, а ключ 13 замкнут. С выхода синхронного детектора 11 сигнал поступает на вход коммутируемого фильтра, состо щего из резисто{ а 20, конденсаторов Radiation from source 1 is incident on device 2 to form a control and working beam. A part of the total power passes through it and forms a working beam, the second part is reflected and forms a control beam, which hits mirror 3 and is directed to modulator 4, and the working beam is also directed there. Both beams are modulated by Single modulator 4 at different frequencies. The modulated working beam is directed to the object under study 5 and interacts with it, rubbing a part of its power. The remaining part of the power falls on the mirror 6, and from it on the device 7 combining the working and control rays, to which the control beam is also directed. Combined rays Focusing the lens 8 on the receiver 9. An electrical signal proportional to the sum of the power of both rays is amplified by the amplifier 10 and fed to the input of the synchronous detector 11, the second input of which receives the reference voltage from the outputs of controlled keys 12 and 13, and from the output the control key 12 receives a sinusoidal voltage with the frequency of the operating signal, and from the output of the control key 13 a sinusoidal voltage with the frequency of the control signal. These voltages are removed from the additional receivers 14 and 15, irradiated by the additional sources 16 and 17 of the light, the radiation of which is also modulated by the modulator 4, is generated by means of the formers 18 and 19, the outputs of which are fed to the inputs of the controlled keys 12 and 13, respectively. Depending on the signals at the control inputs of the keys 12 and 13, the second input of the synchronous detector 11 receives the reference voltage either with the frequency of the operating signal - the key 12 is closed, and the key 13 is open, or with the frequency of the control signal - the key 12 is open, and the key 13 closed From the output of the synchronous detector 11, the signal is fed to the input of a switched filter consisting of resistor {a 20, capacitors
21 и 22 и управл емых ключей 23 и- 24, который служит дл ограничени полосы пропускани со стороны высоких частот. Значение полосы пропускани опре/.ел етс величинами сопротивлени резистора 20 и емкостей конденсаторов 21 и 22. Последовательно включенные синхронный детектор и (Ъильтр осу)«ествл ют селекцию сигналов на частотах , равных частоте модул ции и их детектирование. На конденсаторах 21 и 22 происходит выделение выходного напр жени синхронного детектора 11. Когда замкнуты ключи 23 и 12, на конденсаторе 21 происходит выделение рабочего сигнала. Согда же замкнуты ключи 24 и 13, на конденсаторе 22 происходит вь1деление контрольного сигнала. Таким образом, в течение того времени, когда ключи 12 и 23 замкнуты , а ключи 13 и 24 разомкнуты, на вход АЦП 25 с конденсатора 21 поступает рабочий сигнал, а на конденсаторе 22 хранитс значение контрольного сигнала предыдущего цикла. Когда же ключи 13 и 24 замкнуты, а ключи 12 и 23 разомкнуты на вход АЦП 25 с конденсатора 22 поступает контрольный сигнал, а на конденсаторе 21 хранитс значение рабочего сигнала. Попеременно поступающие на вход АЦП 25 рабочий и контрольный сигналы, преобразуютс в цифровую форму и в цифровом виде подаютс на вход цифрового делител 26, осуществл ющего операцию делени кода рабочего сигнала на код контрольного сигнала. С выхода цифрового делител 26 результаты делени поступают в цифровом коде на вход выходного блока, в качестве которого используют либо цифровой индикатор, либо цифровой регистратор, либо ЭВМ, производ вцих оперативную обработку данных измерений. Блок 28 управлени имеет два выхода, с которых подаютс два противофазных импульсных напр жени со скважностью два на управл ющие входы ключей 12 и 13,23 и 24, АЦП 25 и цифрового делител 26, осуществл тем самым синхронизацию.21 and 22 and controllable keys 23 and 24, which serve to limit the bandwidth on the high frequency side. The value of the bandwidth is determined by the values of the resistance of the resistor 20 and the capacitances of the capacitors 21 and 22. The sequentially connected synchronous detector and (иль optical drive) allow the selection of signals at frequencies equal to the modulation frequency and their detection. On the capacitors 21 and 22, the output voltage of the synchronous detector 11 is released. When the switches 23 and 12 are closed, a working signal is extracted on the capacitor 21. When the switches 24 and 13 are closed, a pilot signal is separated on the capacitor 22. Thus, during the time when the keys 12 and 23 are closed, and the keys 13 and 24 are open, a working signal arrives at the input of the ADC 25 from the capacitor 21, and the value of the control signal of the previous cycle is stored at the capacitor 22. When the keys 13 and 24 are closed, and the keys 12 and 23 are open at the input of the ADC 25, a control signal is received from the capacitor 22, and the value of the operating signal is stored at the capacitor 21. The operating and pilot signals, alternately arriving at the input of the ADC 25, are converted into digital form and are fed in digital form to the input of a digital divider 26, which performs the operation of dividing the code of the operating signal by the code of the pilot signal. From the output of the digital divider 26, the results of the division come in a digital code to the input of the output block, for which either a digital indicator, or a digital recorder, or a computer, which performs online processing of measurement data, is used. The control unit 28 has two outputs from which two antiphase pulse voltages with a duty cycle of two are applied to the control inputs of the keys 12 and 13.23 and 24, the A / D converter 25 and the digital divider 26, thereby synchronizing.
Таким образом, в устройстве дл обработки рабочего и контрольного сигналов используетс один и тот же канал , состо щий из последовательно включенных приемника 9, усилител 10, синхронного детектора 11, резистора 20 и АЦП 25, работающий в режиме временного разделени . Раздельными вл ютс только конденсаторы 21 и 22 в паре с ключами 23 и 24, идентичность параметров которых несложно обеспечить с необходимой точностью.Thus, the device for processing the working and pilot signals uses the same channel, consisting of a series-connected receiver 9, amplifier 10, synchronous detector 11, resistor 20 and A / D converter 25 operating in time division mode. Separate are the capacitors 21 and 22 paired with the keys 23 and 24, the identity of which is easy to ensure with the required accuracy.
Использование одного общего кана-ла вместо двух раздельных значительно повышает точность обработки сигналов по сравнению с данным, так как в этом случае устран етс вли ние разбаланса каналов на результатыUsing one common channel instead of two separate channels significantly improves the accuracy of signal processing compared to this one, since in this case the effect of channel imbalance on the results is eliminated.