RU1568683C

RU1568683C - Radiant energy meter

Info

Publication number: RU1568683C
Authority: RU
Inventors: В.Б. Дунаев
Original assignee: Дунаев Валерий Борисович
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: invention involves shaping of additional control signals having radiopolar phase shift in respect to main control signal through equal angles in respect to it. Twice as low limit of detection is attained. EFFECT: reduced detection threshold. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения лучистых потоков в газоанализаторах, радиометрах, фотометрах и т. д. The invention relates to measuring equipment and can be used to measure radiant fluxes in gas analyzers, radiometers, photometers, etc.

Цель изобретения - снижение порога обнаружения. The purpose of the invention is to reduce the detection threshold.

На чертеже приведена функциональная схема измерителя. The drawing shows a functional diagram of the meter.

Измеритель содержит оптический блок 1, модулятор 2, блок 3 приемника излучения, формирователь 4 синхронизирующих импульсов, первый 5, второй 6 и третий 7 фазочувствительные усилители-выпрямители, управляемый фазовращатель 8, первый 9, второй 10 и третий 11 формирователи управляющих сигналов, вторичное устройство 12 и сравнивающе-управляющее устройство 13, при этом второй 10 и третий 11 формирователи управляющих сигналов обеспечивают на своих выходах формирование управляющих сигналов, фазы которых сдвинуты в противоположные стороны на одинаковый угол относительно выходного управляющего сигнала первого формирователя 9 управляющих сигналов. The meter contains an optical unit 1, a modulator 2, a radiation receiver unit 3, a synchronizing pulse generator 4, a first 5, a second 6 and a third 7 phase-sensitive amplifier rectifiers, a controlled phase shifter 8, a first 9, a second 10 and a third 11 control signal conditioners, a secondary device 12 and a comparison-control device 13, while the second 10 and third 11 control signal generators provide at their outputs the formation of control signals whose phases are shifted in opposite directions by the same finish relative to the output control signal shaper 9 first control signals.

Измеритель работает следующим образом. The meter works as follows.

Излучение в оптическом блоке 1, несущее информацию об измеряемой физической величине, модулируется модулятором 2 и направляется на фотоприемник (на чертеже не показан), входящий в состав блока 3 приемника излучения. Переменный электрический сигнал в блоке 3 приемника излучения при необходимости усиливается и подается на вход первого фазочувствительного усилителя-выпрямителя 5, в котором фильтруется (при необходимости) и детектируется синхронно с управляющими сигналами, создаваемыми в первом формирователе 9 управляющих сигналов. Частота управляющих сигналов (благодаря связи первого формирователя 9 управляющих сигналов с модулятором 2 через соединенные последовательно формирователь 4 синхронизирующих импульсов и управляемый фазовращатель 8) равна частоте модуляции излучения, подаваемого в блок 3 приемника излучения, при этом фазы этих управляющих сигналов связаны с фазой выходного сигнала управляемого фазовращателя 8. Постоянное выходное напряжение первого фазочувствительного усилителя-выпрямителя 5, пропорциональное значению измеряемой физической величины, подается во вторичное устройство 12, в котором могут выполняться дополнительные обработки электрического сигнала, например, его деление на сигнал, несущий дополнительную информацию об источнике излучения, осуществляться контроль и регистрация полезного сигнала, создаваться сигналы для управления технологическими процессами и т. д. The radiation in the optical unit 1, which carries information about the measured physical quantity, is modulated by a modulator 2 and sent to a photodetector (not shown in the drawing), which is part of the radiation receiver unit 3. An alternating electrical signal in the block 3 of the radiation receiver is amplified, if necessary, and fed to the input of the first phase-sensitive amplifier-rectifier 5, in which it is filtered (if necessary) and detected synchronously with the control signals generated in the first driver 9 of the control signals. The frequency of the control signals (due to the connection of the first driver 9 of the control signals with the modulator 2 through synchronizing pulses 4 and the controlled phase shifter 8 connected in series) is equal to the frequency of the radiation modulation supplied to the radiation receiver unit 3, while the phases of these control signals are associated with the phase of the output signal of the controlled phase shifter 8. The constant output voltage of the first phase-sensitive amplifier-rectifier 5, proportional to the value of the measured physical quantity, fed to the secondary device 12, in which additional processing of the electrical signal can be performed, for example, dividing it into a signal that carries additional information about the radiation source, monitoring and recording the useful signal, creating signals for controlling technological processes, etc.

Сигнал с выхода блока 3 приемника излучения подается также на входы второго 6 и третьего 7 фазочувствительных усилителей-выпрямителей, управляемых сигналами, создаваемыми во втором и третьем 11 формирователях управляющих сигналов соответственно с положительным и отрицательным фазовыми сдвигами по отношению к сигналам, создаваемым в первом формирователе 9 управляющих сигналов, причем фазы управляющих сигналов на выходе второго 10 и третьего 11 формирователей управляющих сигналов сдвинуты в противоположные стороны на одинаковый угол. Такой сдвиг может быть обеспечен, например, с помощью дополнительных фазовращателей, включенных в их входные каскады. The signal from the output of the radiation receiver unit 3 is also fed to the inputs of the second 6 and third 7 phase-sensitive rectifier amplifiers, controlled by signals generated in the second and third 11 control signal shapers, respectively, with positive and negative phase shifts relative to the signals generated in the first shaper 9 control signals, and the phases of the control signals at the output of the second 10 and third 11 control signal conditioners are shifted in opposite directions by the same angle. Such a shift can be achieved, for example, by using additional phase shifters included in their input stages.

При совпадении фаз управляющих и полезных сигналов, подаваемых на первый фазочувствительный усилитель-выпрямитель 5, на его выходе будет наблюдаться максимальный сигнал, т. е. отношение сигнал/шум на выходе измерителя будет максимальным. При этом сигналы на выходах второго 6 и третьего 7 фазочувствительных усилителей-выпрямителей будут равны, что не будет приводить к изменению фазы выходного сигнала управляемого фазовращателя 8. Если по каким-либо причинам произойдет сдвиг фаз между полезными и управляющими сигналами, подаваемыми на первый фазочувствительный усилитель-выпрямитель 5, то выходные сигналы второго 6 и третьего 7 фазочувствительных усилителей-выпрямителей станут неравными и на выходе сравнивающе-управляющего устройства 13 появится сигнал рассогласования, который, воздействуя на управляемый фазовращатель 8, вызовет изменение фазы его выходного сигнала таким образом, чтобы убрать возникший фазовый сдвиг между полезными и управляющими сигналами на входах первого фазочувствительного усилителя-выпрямителя 5 (в качестве сравнивающе-управляющего устройства 13 может быть использован компаратор). If the phases of the control and useful signals supplied to the first phase-sensitive amplifier-rectifier 5 coincide, the maximum signal will be observed at its output, i.e., the signal-to-noise ratio at the meter output will be maximum. In this case, the signals at the outputs of the second 6 and third 7 phase-sensitive amplifiers-rectifiers will be equal, which will not lead to a change in the phase of the output signal of the controlled phase shifter 8. If, for any reason, a phase shift occurs between the useful and control signals supplied to the first phase-sensitive amplifier rectifier 5, then the output signals of the second 6 and third 7 phase-sensitive amplifiers-rectifiers will become unequal and at the output of the comparison-control device 13, a mismatch signal ory, acting on the controllable phase shifter 8, will change the phase of its output signal so as to remove the phase offset arising between useful and control signals at the inputs of the first phase-sensitive amplifier-rectifier 5 (as contrasting-control device 13 may be used in comparator).

Таким образом, на выходе измерителя будет всегда поддерживаться максимальный сигнал, т. е. максимальное отношение полезного сигнала к шуму, что позволяет в 2 раза снизить предел обнаружения. Thus, at the meter output, the maximum signal will always be supported, i.e., the maximum ratio of the useful signal to noise, which will reduce the detection limit by 2 times.

Claims

BAD ENERGY METER, comprising an optically coupled optical unit with a modulator and a radiation receiver unit, the output of which through the first phase-sensitive amplifier-rectifier is connected to the input of the secondary device, as well as serially connected synchronizing pulse shaper connected to the modulator, a controlled phase shifter and the first control signal shaper, the output of which is connected to the control input of the first phase-sensitive amplifier-rectifier, characterized in that, in order to reduce the detection threshold, it additionally contains a second and third phase-sensitive rectifier amplifiers, the inputs of which are connected to the output of the radiation receiver unit, a comparison-control device, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the second and third phase-sensitive rectifier amplifiers, respectively, and the output is connected to the control input of the controlled phase shifter, as well as the second and third control signal conditioners, the outputs of which are connected to the control inputs of the second and third phase ity of amplifiers, rectifiers, respectively, and inputs - with the release of managed phase shifter.