Свето-излучающие диоды и их применение - Мухитдинов М.
Скачать (прямая ссылка):
нейной энергетической характеристикой фототока (например, фотодиод). Фотоприемник 10, имеющий чувствительность S, преобразует падающий на него световой поток в электрический сигнал «Фп(0 =5Ф0 {t)Kp, который поступает на первый вход дифференциального усилителя 2. Если в какой-то момент сигнал фотоприемника 10 отличается от напряжения функционального генератора 1, то на выходе дифференциального усилителя 2 появляется сигнал рассогласования, усиленный дифференциальным усилителем 2. Этот сигнал поступит на другой вход сумматора 3 в такой полярности, чтобы, изменив сигнал на выходе сумматора 3 посредством устройства управления интенсивностью излучения 4, изменить световой поток СИД 5. Коррекция Фo(t) приведет к появлению на выходе фотоприемника 10 сигнала, равного в каждый момент t сигналу функционального генератора 1, причем чем больше коэффициент усиления дифференциального усилителя 2 (при работе в зоне устойчивости), тем меньше различие между сигналом фотоприемника 10 и un(t). Поэтому можно записать un(t) = = «Фп(0- Раскрывая значение u$n(t), получаем
un{t) = SKvK^0(t)- (3-21)
Равенство сигналов сохраняется независимо от коэффициента Пропускания рабочей кюветы 8. Чем меньше Кр, тем больше в каждый момент световой поток СИД 5.
Таким образом, контур ООС стабилизирует световой поток Фо(0 так, чтобы сигнал на выходе фотоприемника 10 (с линейной энергетической характеристикой фототока) в любой момент пренебрежимо мало отличался от сигнала функционального генератора 1. Равенство этих сигналов за счет воздействия контура ООС сохраняется независимо от вида передаточных характеристик сумматора 3 и устройства управления интенсивностью излучения 4, от функции преобразования управляющего воздействия в световой поток СИД 5, от коэффициента пропускания рабочей кюветы 8. При этом контур ООС должен удовлетворять условию: время обработки сигнала рассогласования должно быть много меньше времени формирования сигнала функционального генератора 1.
Рассмотрим работу измерительного контура. Оптическим разделителем 6 формируется второй световой поток Ф2 (t) (О»
Где К2 — коэффициент деления оптического разделителя 6 для Второго потока. Этот поток пройдет через кюветное отделение 7 с эталонной кюветой 9, имеющей коэффициент оптического пропускания Кэ, и поступит на фотореле 11с порогом срабатывания
41
Фп¦ Поскольку второй световой поток (как и первый) формируй ется из линейно нарастающего потока Фo(t), то в момент U второй световой поток достигнет уровня Фп и фотореле И сработает. При этом закроется элемент И по второму его входу. На первый вход элемента И поступают импульсы от генератора 13 счетных импульсов, причем на вход синхронизации этого генератора поступает сигнал с функционального генератора 1, разрешая формирование счетных импульсов синхронно с началом формирования uT(t). Число импульсов Ni, прошедших элемент И и поступивших на цифровой регистратор 14, будет пропорционально времени t\ и частоте /с следования счетных импульсов:
N, = /с tx. (3.22)
Число импульсов N\ пропорционально отношению Кр1Кэ¦ Для момента ti справедливо отношение Фп = Фг (/), или, раскрывая значение Фг(/), получаем
Фп = ЗДФ0(0. (3.23)
Подставим в (3.23) значение Ф0(/), найденное из (3.15) с учетом t = t\\
Фц = иг (t)/K2 SKV. (3.24)
Выражение (3.24) подставим в (3.23) и перепишем полученную формулу относительно t\\
— Ki SKp Фп/а K2 Ka. (3.25)
Подставив последнее выражение в (3.22), получим
дг1= . ' (3.26)
К э
Таким образом, число импульсов, зарегистрированное цифровым регистратором 14, прямо пропорционально отношению коэффициента пропускания рабочей кюветы 8 к коэффициенту пропускания эталонной кюветы 9. Коэффициент пропорциональности /с^ЗФп/аКг в выражении (3.26) является величиной постоянной, поскольку все входящие в него сомножители постоянны. Предварительной установкой значений /с и а данный коэффициент легко сделать равным, например, тысяче (ста); тогда Ni будет выражать Кр/Кэ в десятых долях процента (процентах). Если (как это обычно принято считать) КР = К0бКэ, где К0б — коэффициент пропускания собственно исследуемого объекта, то на выходе устройства получим цифровой код N1, выражающий К0б в единица?: коэффициента пропускания с требуемым числом значащих разрядов.
В случае перестановки кювет 8 и 9 местами, т. е. установш эталонной кюветы 9 на пути потока Фi(/), падающего на фотопри емник 10, а рабочей кюветы 8 на пути потока Ф2Ц), падающего на фотореле И, на выходе фотометра будет зарегистрирован цифровой код, прямо пропорциональный Кэ/Кр (или 1/Коб), причем
42
коэффициент пропорциональности fcKiS<Po/aK.2 из (3.26) останется без изменения.
Предлагаемый фотометр позволяет получать на выходе цифровой код оптической плотности D исследуемого объекта (D = = —lg/Соб), Для чего функциональный генератор 1 должен формировать на выходе импульсный сигнал, изменяющийся по закону
К (t) = umax. 10-м, (3.27)
где b — постоянный коэффициент.
Мы рассмотрели устройства, в которых значение контролируемого параметра определяют, просвечивая контролируемый объект. Эти устройства можно использовать для контроля различных параметров веществ материалов и изделий (твердых, жидких и газообразных).
