Импульсные фотометры. Лекция 9

1.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Блок ФЧК – опорный канал.
+Uпит
SB
R22
C8
VD20
VL2б
VL2а
вход
ФЧКизм
C10
R13
C4
R16 VD11
C6
R18
R23
R19
+
VD12
XS
4
C5
VD21
VD17
VD18
R20
VD13
+
R14
VT3
VD15
VD16
VD10
R15
VD19 VD22
C9
C7
R21
VD14
XS2
Вход
ФЧКоп
Х5
14 48 36 37 47 10 13 19
Рис. 9.1. Принципиальная схема измерительного и опорного каналов
R25
C11

2.

Лекция 9. Импульсные фотометры
+Uпит
SB
R22
C8
VD20
VL2б
VL2а
вход
ФЧКизм
C10
R13
C4
R16 VD11
C6
R18
R23
R19
+
VD12
XS
4
R15
VD21
VD17
VD18
R20
VD13
+
C5
VT3
VD15
VD16
VD10
R14
VD19 VD22
C9
C7
R21
R25
C11
VD14
XS2
Вход
ФЧКоп
Х5
14 48 36 37 47 10 13 19
Прямоугольные импульсы подаются через R18 на фильтр R19 – C9.
Этот фильтр работает точно так же, как фильтр R14 – C5
измерительного канала.

3.

Лекция 9. Импульсные фотометры
+Uпит
SB
R22
C8
VD20
VL2б
VL2а
вход
ФЧКизм
C10
R13
C4
R16 VD11
C6
R18
R23
R19
+
VD12
XS
4
R15
VD21
VD17
VD18
R20
VD13
+
C5
VT3
VD15
VD16
VD10
R14
VD19 VD22
C9
C7
R21
R25
C11
VD14
XS2
Вход
ФЧКоп
Х5
14 48 36 37 47 10 13 19
Таким образом, на сетке правой половины VL2b создается
постоянное напряжение, зависящее только от яркости импульсной
лампы.

4.

Лекция 9. Импульсные фотометры
+Uпит
SB
R22
C8
VD20
VL2б
VL2а
вход
ФЧКизм
C10
R13
C4
R16 VD11
C6
R18
R23
R19
+
VD12
XS
4
R15
VD21
VD17
VD18
R20
VD13
+
C5
VT3
VD15
VD16
VD10
R14
VD19 VD22
C9
C7
R21
R25
C11
VD14
XS2
Вход
ФЧКоп
Х5
14 48 36 37 47 10 13 19
Это напряжение усиливается по мощности катодным повторителем
VL2b. Далее оно поступает с делителя R20 – R21 через резистор R23
на эмиттер транзистора VT3.

5.

Лекция 9. Импульсные фотометры
+Uпит
SB
R22
C8
VD20
VL2б
VL2а
вход
ФЧКизм
C10
R13
C4
R16 VD11
C6
R18
R23
R19
+
VD12
XS
4
R15
VD21
VD17
VD18
R20
VD13
+
C5
VT3
VD15
VD16
VD10
R14
VD19 VD22
C9
C7
R21
R25
C11
VD14
XS2
Вход
ФЧКоп
Х5
14 48 36 37 47 10 13 19
На базу транзистора VT3 поступает постоянное напряжение через
R22. Оно стабилизировано цепочкой VD15 – VD18. Таким образом,
состояние транзистора зависит от соотношения этих напряжений.

6.

Лекция 9. Импульсные фотометры
+Uпит
SB
R22
C8
VD20
VL2б
VL2а
вход
ФЧКизм
C10
R13
C4
R16 VD11
C6
R18
R23
R19
+
VD12
XS
4
R15
VD21
VD17
VD18
R20
VD13
+
C5
VT3
VD15
VD16
VD10
R14
VD19 VD22
C9
C7
R21
R25
C11
VD14
XS2
Вход
ФЧКоп
Х5
14 48 36 37 47 10 13 19
Если напряжение на эмиттере становится больше напряжения на
базе (яркость лампы возрастает), то транзистор VT3 (n-p-n)
призакрывается. Его сопротивление растет.

7.

Лекция 9. Импульсные фотометры
+Uпит
SB
R22
C8
VD20
VL2б
VL2а
вход
ФЧКизм
C10
R13
C4
R16 VD11
C6
R18
R23
R19
+
VD12
XS
4
R15
VD21
VD17
VD18
R20
VD13
+
C5
VT3
VD15
VD16
VD10
R14
VD19 VD22
C9
C7
R21
R25
C11
VD14
XS2
Вход
ФЧКоп
Х5
14 48 36 37 47 10 13 19
Через транзистор VT3 осуществляется питание ФЭУ (контакты
10 – 19). Если его сопротивление растет, напряжение питания
уменьшается.

8.

Лекция 9. Импульсные фотометры
U питан.
транз.
U сравн.
Rн = 22к
ФЭУ
U опорн.
канала
Блок
питания 1
Блок
питания 2
Рис. 9.2. Блок-схема питания ФЭУ
ФЭУ питается от двух блоков, включенных последовательно.
Каждый блок работает по схеме удвоения напряжения.
Значит, если напряжение с опорного канала возрастает, то
транзистор призакрывается, напряжение ФЭУ уменьшается. Его
чувствительность падает, напряжение опорного канала тоже
падает. В противном случае, наоборот, напряжение опорного
канала растет.

9.

Лекция 9. Импульсные фотометры
U питан.
транз.
U сравн.
Rн = 22к
ФЭУ
U опорн.
канала
Блок
питания 1
Блок
питания 2
Значит, напряжение с опорного канала всегда равно
стабилизированному напряжению, подаваемому на базу. Так
осуществляется отрицательная обратная связь.

10.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Генератор частоты коммутации (ГЧК).
Коммутатор К
Оптопары
VD1-VD2
Оптопары
VD3-VD6
ЭМ ОД
ГЧК
Р
Триггер
ЭМ ОБ
Транзистор
VT2
ПД
Рис. 9.3. Управление блоками ФИ с помощью ГЧК.

11.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Коммутатор К
Оптопары
VD1-VD2
Оптопары
VD3-VD6
ЭМ ОД
ГЧК
Р
Триггер
ЭМ ОБ
Транзистор
VT2
ПД
ГЧК выполняет следующие функции:
1. Генерирует прямоугольные импульсы, управляющие оптронами
VD1-VD2 и VD3-VD6 блока ФЧК.
2. Эти же импульсы подаются на электромагниты, закрывающие
диафрагмы на пути зондирующих пучков от ОД и от ОБ.
3. Генерирует кратковременные импульсы в моменты смены
зондирующего и опорных пучков. Эти импульсы подаются на
транзистор VT2 пикового детектора.

12.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Коммутатор К
Оптопары
VD3-VD6
Оптопары
VD1-VD2
ЭМ ОД
ГЧК
Р
Триггер
ЭМ ОБ
Транзистор
VT2
ПД
Сам ГЧК представляет собой резко несимметричный
мультивибратор. Он генерирует импульсы:
t
Т
Скважность импульсов, т.е отношение T/t = 20.

13.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Коммутатор К
Оптопары
VD1-VD2
Оптопары
VD3-VD6
ЭМ ОД
ГЧК
Р
Триггер
ЭМ ОБ
Транзистор
VT2
ПД
Эти положительные импульсы служат для открытия транзистора
VT2. Они генерируются в момент смены зондирующего и опорного
потоков света. Следовательно, их частота (1Гц) должна быть в 2
раза больше частоты коммутации.
Эти импульсы также направляются на триггер, срабатывающий на
каждый из них по S- или по R-входу. Следовательно, с одного из
выходов триггера идут положительные импульсы с частотой 0,5 Гц,
а с другого – с той же частотой, но со сдвигом фаз на 1800. Они
используются для управления оптронами VD3 – VD6.

14.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Коммутатор К
Оптопары
VD1-VD2
Оптопары
VD3-VD6
ЭМ ОД
ГЧК
Р
Триггер
ЭМ ОБ
Транзистор
VT2
ПД
Эти же импульсы с триггера также поступают на электромагниты,
управляющие шторками диафрагм, открывающими зондирующий и
опорный пучки.
Реле «Р» позволяет переключить управляющие импульсы на
диафрагму ОД или ОБ.

15.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Коммутатор К
Оптопары
VD1-VD2
Оптопары
VD3-VD6
ЭМ ОД
ГЧК
Р
Триггер
ЭМ ОБ
Транзистор
VT2
ПД
С помощью еще одного транзистора импульсы инвертируются:
Полученные длительные положительные импульсы подаются на
оптроны VD1 – VD2, которые всегда открыты, кроме моментов
смены пучков.

16.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Обработка выходного сигнала ФИ.
Обработка выходного сигнала ФИ осуществляется функциональным
преобразователем (Рис. 9.4).
Uвх
П
СК
прозрачность
(%)
Ф
МДВ
БР
к
цифровому
вольтметру
(м)
Рис. 9.4. Блок-схема функционального преобразователя.
П – собственно преобразователь,
СК – согласующие каскады,
Ф – формирователь,
БР – блок релейный.

17.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Uвх
П
СК
прозрачность
(%)
Ф
МДВ
БР
к
цифровому
вольтметру
(м)
Преобразователь – это мультивибратор с частотой, зависящей от
входного напряжения по формуле (7.1):
A2
L
ln U
Таким образом, частота импульсов мультивибратора линейно
зависит от МДВ. Дальнейшей задачей является измерение частоты.

18.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Uвх
П
прозрачность
СК
Ф
МДВ
БР
к
цифровому
вольтметру
(м)
(%)
Согласующие каскады необходимы для согласования выходного
сопротивления преобразователя со входным сопротивлением
формирователя.
Формирователь генерирует импульсы стандартной амплитуды и
длительности, частота которых равна частоте импульсов,
генерируемых преобразователем. Он представляет собой ждущий
мультивибратор.
На выходе формирователя стоит интегрирующая RC – цепочка
(такая же, как в пиковом детекторе или ФЧК). На выходе –
постоянное напряжение, линейно зависящее от частоты импульсов,
т.е. от МДВ.

19.

Лекция 9. Импульсные фотометры
Uвх
П
прозрачность
СК
Ф
МДВ
БР
к
цифровому
вольтметру
(м)
(%)
Релейный блок осуществляет срабатывание реле при переходе
напряжения через крайнее значение, при котором необходимо
переключение с ОД на ОБ или наоборот.
Напряжение измеряется стрелочным прибором (от 0 до 100
делений) или цифровым вольтметром. Значения по 4-разрядному
индикатору равны МДВ в метрах.