SU1481602A1 - Прозрачномер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано дл  измерени  оптических характеристик прозрачных сред. Цель изобретени  - повышение точности измерений. Прозрачномер содержит два источника излучени  /ИИ/, оптическую систему формировани  и совмещени  опорного и рабочего световых потоков и два фотоприемника. Элементы оптической схемы расположены так, что дл  первого фотоприемника рабочим  вл етс  световой поток от первого ИИ, а опорным - световой поток от второго ИИ. Дл  второго фотоприемника функции световых потоков первого и второго ИИ мен ютс  местами. Фотоприемники через мультиплексор соединены с системой обработки информации /СО/. Процесс измерени  состоит из трех тактов. В первом такте оба ИИ отключены, и СО регистрирует и заносит в пам ть сигнал фоновой засветки фотоприемников. Во втором такте включаетс  первый ИИ, а в третьем вместо него включаетс  второй ИИ. В ходе второго и третьего тактов СО регистрирует сигналы обоих фотоприемников, вычитает фоновую составл ющую и заносит полученные значени  в пам ть. Выходным сигналом СО  вл етс  произведение коэффициентов пропускани  исследуемой среды, рассчитанных по сигналам каждого из фотоприемников. 1 ил.

Description

оптический канал, образованный полупрозрачными пластинами 5 и 6, расположенными под углом 45 к направлению излучени , и компенсатором 7. Фотоприемник 8 св зан с источником 4 излучени  через опорный оптический канал, а с источником 3 излучени  - через оптический канал, образованный полупрозрачной пластиной 5, ИЛЛЮминатором 2, исследуемой средой и зеркалом 1 . Фотоприемник 9 св зан с источником 3 излучени  через опорный оптический канал, а с источником 4 излучени  через оптический канал,

образованный полупрозрачной пластиной 6, иллюминатором 2, исследуемой средой и зеркалом 1. Выходы фотоприемников 8 и 9 соединены с входами мультиплексора 10, выход которого соединен с неинвертирующим входом программируемого усилител  11 . Выход последнего соединен с входом устройства 13 выборки-хранени , выход которого соединен с входом АЦП 1 5. Вы- ход последнего соединен с входом процессора 16 и входом ЗУ 1 4, выход которого соединен с входом ЦАП 12, соединенного выходом с инвертирующим входом программируемого усилител  11 . Входы управлени  источников 4 измерени , мультиплексора 10, программируемого усилител  11 , устройства 13 выборки-хранени , ЗУ 14, АЦП 15 и процессора 16 соединены с выходами блока 17 управлени .

Прозрачномер работает следующим образом.

Цикл измерени  состоит из трех тактов. В каждом такте производитс  по два отсчета. В первом такте источники 3 и 4 излучени  не включены, во втором включаетс  источник 3 излучени , в третьем включаетс  источник 4 излучени .

В первом такте измерени  сигналы с фотоприемных устройств 8 и 9 обусловлены только фоном, например солнечным излучением, рассе нным измер - емой средой в поле зрени  фотоприемников 8 и 9. По команде блока 17 управлени  в ЗУ 14 записываютс  нули, в результате чего на инвертирующем входе программируемого усилител  1 1 напр жение, поступающее с выхода ЦАП 12, также становитс  равным нулю. Затем по команде блока )7 управлени  устанавливаетс  коэффициент усилени 

Q

0 5 о

Q 5

п

5

программируемого усилител  1 1 , требуемый дл  измерени  фоновой засветки , выход фотоприемника 8 подключаетс  к неинвертирующему входу усилител  II через мультиплексор 10. Усиленный сигнал запоминаетс  в устройстве 13 выборки-хранени  на врем , необходимое дл  его преобразовани  в АЦП 15, после чего цифровой код, соответствующий фоновому сигналу с .фотоприемника 8, записываетс  в ЗУ 14 по адресу А1. Затем блок 17 управлени  подключает к программируемому усилителю 11 с помощью мультиплексора 10 второй фотоприемник 9. Усиленный сигнал также запоминаетс  в устройстве 13 выборки-хранени , преобразуетс  в цифровой код в АЦП 15 и записываетс  в ЗУ 14 по адресу А2. Во втором такте по команде блока 17 управлени  включаетс  источник 3 излучени . Световой поток от последнего поступает на полупрозрачную пластинку 5 и делитс  на две части. Отраженна  часть света от пластинки 5 через иллюминатор 2 поступает в исследуемую среду и отразившись от зеркала 1 через иллюминатор 2, полупрозрачную пластину 5 подаетс  на фотоприемник 8. В это же врем  пропущенна  через полупрозрачную пластину 5 часть светового потока, пройд  через компенсатор 7, отразившись от полупрозрачной пластины 6, поступает на второй фотоприемник 9, образу  опорный канал. По команде блока 17 управлени  с помощью мультиплексора 10 к кеинвертирующему входу программируемого усилител  1 1 подключаетс  выход фотоприемника 8, сигнал с которого представл ет сумму измерительного и фонового сигналов. Поскольку в ЗУ 14 по адресу А1 записан цифровой код, соответствующий сигналу фона на фотоприемнике 8, измеренного в первом такте, то на инвертирующий вход программируемого усилител  1 1 с выхода ЦАП 12 поступает сигнал , равный сигналу фона. Поэтому на выходе программируемого усилител  11 сигнал пропорционален только величине измерительного сигнала. По командам блока 17 управлени  устанавливаетс  коэффициент усилени  программируемого усилител  I1, оптимальный дл  измерени  интенсивности по обоим каналам, сигнал с усилител  11 запоминаетс  в устройстве 1 3 выборки-хранени , преобразуетс  в цифровой код АЦП 15. Результаты 13. измерений представл ет собой следующее значение ;

-ее

L3,g

BSS8e

RsTsKn

где Bj -  ркость источника 3;

Sj - чувствительность фотоприемника 8;

Ј - показатель ослаблени ; е - база;

RJ - коэффициент отражени  полупрозрачной пластинки 5; Т 5 - коэффициент пропускани 

полупрозрачной пластинки 5; К „ - коэффициент потерь на оптических элементах измерительно канала.

После этого блок 17 управлени  заносит результат преобразовани  в пам ть процессора 16, подключает к неинвертирующему входу программируемого усилител  11 выход фотоприемника 9 и выбирает из ЗУ 14 по адресу А2 значение фона, измеренное в первом такте. Далее усиленный разносный сигнал 13 э с усилител  11 запоминаетс  в устройстве 13 выборки-хранени , преобразуетс  в цифровой код и заноситс  в пам ть процессора 16:

I3.9 B3S5R6T5KK

где

R,

К

-чувствительность фотоприемника 9;

-коэффициент отражени  полпрозрачной пластинки 6;

-коэффициент потерь, вносимый компенсатором 7

(К„ Kk) .

В третьем такте блок 17 управле- ни  включает источник 4 излучени . Световой поток от этого источника также делитс  с помощью полупрозрачной пластины 6 на две части. Отраженна  от пластины часть потока через иллюминатор 2, полупрозрачную пластину 6 подаетс  на фотоприемник 9. Прошедша  через пластину 6 часть светового потока проходит через компенсатор 7 и , отразившись от пластинки 5, поступает на фотоприемник 8. Далее оп ть блок 17 управлени  подключает к неинвертирутощему входу программируемого усилител  11 выход фотоприемника 8, а на инвертирующий выход усилител  11 подаетс  сигнал с ЦАП 12, цифровой код которого записан по ад- .ресу А1 и представл ет собой уровень

фона, поступающий на фотоприёмник 8, измеренный в первом такте. Затем усиленный сигнал запоминаетс  в устройстве 13 выборки-хранени , преобразуетс  в АЦП 15 в цифровой код. Результат преобразовани  1. представл ет собой следующее выражение

14,э B4S9e Јf R,TeKn,

где В± -  ркость источника 4; R, коэффициенты отражени  и

пропускани  полупрозрач- ной пластинки 6.

После преобразовани  код заноситс  в пам ть процессора и блок 17 управлени  подключает к неинвертирующему входу усилиител  11 выход фотоприемника 9 устройства, а на инвертирующий вход усилител  I1 подаетс  сигнал с ЦАП 12, соответствующий уровню фона в измерительном канале фотоприемника 9. После этого усиленный сигнал запоминаетс  в устройстве 13 выборки-хранени , преобразуетс  в код и заноситс  в пам ть процессора 16. Результат последнего измерени  14 представл ет собой следующее выражение

If,8 B+SjRjTjK

После того, как в пам ть процессора 16 занесены две пары отсчетов, полученных во втором и третьем такг тах, процессор производит следующие вычислени :

ЈЧп:1п (т3|9Т э /i13 , 9 I+,J

-2ЈР 1(В3 SgRsT5K,1B+S3R T K,.egr)

2Т П B3S3R6TSKHBfSeR5T KK

Применение предлагаемого устройства позвол ет повысить точность измерени  за счет того, что результат iизмерени  не зависит от  ркости источника Вэ и В7, чувствительности

фотоприемников З.и 3„

коэффици

ентов пропускани  и отражени  полупрозрачных пластин 5 Ry и Rt.

Формула

и 6 Ту, Т4,

изобретени 

Прозрачномер, содержащий первый источник излучени , установленный по ходу излучени , оптическую системы формировани  и совмещени  световых потоков опорного и рабочего каналов и первый фотоприемник, а также систему обработки информации, включающую блок управлени , о т л чагощийс   тем, что, с целью повышени  точности измерений, он содержит второй источник излучени , второй фотоприемник, мультиплексор, входы которого соединены с выходами фотоприемников, а выход - с системой

обработки информации, при этом второй источник излучени  оптически св зан с первым фотоприемником через t опорный канал, второй фотоприемник оптически св зан с первым источником излучени  через, опорный канал, а оба ,источника и мультиплексор соединены с блоком управлени .

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Прозрачномер, содержащий первый

   55 источник излучения, установленный по ходу излучения, оптическую системы формирования и совмещения световых потоков опорного и рабочего каналов и первый фотоприемник, а так7 ’ 1481602 же систему обработки информации, включающую блок управления, о т л >? ' чающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он содержит второй источник излучения, второй фотоприемник, мультиплексор, входы которого соединены с выходами фотоприемников, а выход -с системой обработки информации, при этом второй источник излучения оптически связан. с первым фотоприемником через , опорный канал, второй фотоприемник оптически связан с первым источником излучения через, опорный канал, а оба источника и мультиплексор соединены с блоком управления.