6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 ФИ-1 работает по принципу трансмиссометров. Основные блоки – фотометрический блок (БФ), два отражателя и преобразователь. - презентация

1 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 ФИ-1 работает по принципу трансмиссометров. Основные блоки – фотометрический блок (БФ), два отражателя и преобразователь функциональный ПФ. Дальний отражатель (ОД) находится на расстоянии 100 м от БФ. Ближний отражатель (ОБ) находится на расстоянии 20 м от БФ. Источником света является импульсная газоразрядная лампа. Пределы измерения МДВ – от 50 до 6000 метров.

2 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 Импульсная лампа Защитное стекло Вогнутое зеркало 100 м Рис Оптическая схема ФИ-1. Д3Д3 Д2Д2 Д1Д1 ОБ ОД Объектив 20 м Оптические коммутаторы Клинообразный рассеиватель

3 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 Д3Д3 Д2Д2 Д1Д1 Принцип действия оптических коммутаторов.

4 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 К К Д3Д3 Д2Д2 Д1Д1 ОБ ОД 20 м Импульсная лампа работает с частотой 50 Гц. Зондирующий пучок проходит через объектив, становится слаборасходящимся и освещает два отражателя – ОД и ОБ. ОБ смещен относительно оптической оси вниз. Отраженный пучок от ОД идет через Д 1, а от ОБ – через Д 2. Коммутатор закрывает по очереди Д 1 и Д 3, или Д 2 и Д 3, пропуская опорный и зондирующий пучок по очереди с частотой 1 Гц. Опорный пучок идет прямо от импульсной лампы через Д 3. КР рассеивает световые пучки и направляет их на ФЭУ, где они преобразуются в электрические импульсы.

5 Зондирующий пучокОпорный пучок Клинообразный рассеиватель 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1

6 Работа фотоумножителя (ФЭУ). Выбитые с катода электроны летят к диноду. Динод имеет промежуточное напряжение. Каждый электрон выбивает с динода несколько электронов. Они летят к следующему диноду и т.д. На катод поступает целая лавина электронов. Напряжение на аноде резко падает. R1R1 выход Рис Вакуумный фотоумножитель. + R2R2 R3R3 R4R4 Кванты света сообщают энергию электронам на катоде. Они покидают катод. Период облучения U τ ΔUΔU Рис

7 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 Фотоумножитель обладает гораздо большей чувствительностью, чем фотоэлемент. Его чувствительность зависит от количества динодов и от напряжения питания. Регулируя напряжение питания, можно управлять чувствительностью ФЭУ!

8 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 К ФЭУ РВ Дет. ФЧК зонд. ФЧК оп. ДУ ИОН выход Рис Блок-схема ФИ-1. Импульсы света Яркость зондирующего пучка является мерой МДВ. ФЭУ – фотоэлектронный умножитель, Дет. – детектор, ФЧК – фильтры частоты коммутации (опорного и зондирующего сигналов), ДУ – дифференциальный усилитель, ИОН – источник опорного напряжения, РВ – регулируемый выпрямитель. К – электронный коммутатор,

9 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 К ФЭУ РВ Дет. ФЧК зонд. ФЧК оп. ДУ ИОН выход τ J a) Оп. Зонд. b) U τ c) U τ d) U τ Рис Эпюры напряжения для ФИ-1. На ФЭУ поступают зондирующие и опорные импульсы света (а). Детектор настроен на частоту модуляции и вырезает огибающую сигнала (b). Коммутатор разделяет этот сигнал по двум каналам (c). ФЧК настроен на частоту коммутации и дает практически постоянное напряжение (d). аb c d

10 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 К ФЭУ РВ Дет. ФЧК зонд. ФЧК оп. ДУ ИОН выход Напряжение на выходе зависит от МДВ и от яркости лампы. Чтобы оно зависело только от МДВ, используют следящую систему с обратной связью. Напряжение с выхода ФЧК оп зависит только от яркости лампы. Его направляют на один из входов дифференциального усилителя (ДУ). На второй вход ДУ направляют постоянное напряжение с ИОН. ДУ усиливает разность между U фчк и U ион. Если яркость лампы возрастает, то U фчк > U ион, разность положительна, регулируемый выпрямитель РВ уменьшает напряжение питания ФЭУ. Все сигналы рис уменьшаются.

11 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 Если яркость лампы падает, то U фчк < U ион, разность отрицательна, регулируемый выпрямитель РВ увеличивает напряжение питания ФЭУ. Все сигналы рис возрастают. К ФЭУ РВ Дет. ФЧК зонд. ФЧК оп. ДУ ИОН выход Единственное устойчивое состояние: U фчк = U ион = const. Тогда выходное напряжение не зависит от яркости лампы, а только от МДВ. Его измеряют стрелочным или цифровым прибором. При МДВ от 50 до 1600 м используют ОБ. При МДВ от 400 до 6000 м используют ОД.

12 6.5. Импульсный фотометр ФИ-1 В настоящее время выпускают приборы ФИ-2 и ФИ-3. Пределы измерения ФИ-3 – от 60 до 8000 метров. Значительно повышена надежность работы прибора.