Главная Операционные усилители



•Рильтр

, Geem от кол-Лимороват/аго источника

13ВВ пост тот

Баланс <РЭ2

Образец

Рис. 15.5. Денситометр с мостом Уитстона.

Мост балансируется регулировкой резистора i?4 при удалении образца. При этом условии на оба фоторезистора попадает одинаковое количество света. При установке образца часть света, направленного на ФЭ2, будет поглощаться, так что сопротивление ФЭ2 будет возрастать до значений, превышающих сопротивление ФЭ1. Из-за этого различия баланс моста нару-щается, так что напряжение в точке А становится больше, чем в точке В, и этот факт отражается в показаниях прибора.

Все эти схемы являются примерами оптических денситометров, так как их действие основано на измерении оптической плотности образца. Вы, наверное, удивитесь, если узнаете, чта некоторые классы очень дорогих научных приборов представляют собой не более как усовершенствованные варианты схем, показанных в настоящей главе.

Одна из наиболее серьезных проблем, связанных с простыми денситометрами, - это подавление паразитных изменений в выходном сигнале, возникающих из-за изменений силы света в источнике света или из-за колебаний напряжения, приложенного к мосту Уитстона. В обоих случаях мы могли бы использовать логометрический метод измерения. Этот метод, как вы помните, был развит при рассмотрении способов измерения давления.

Для краткосрочных измерений эти паразитные колебания могут не иметь значения, но при измерениях, продолжающихся длительное время (более нескольких минут), они скорее всего будут мешать. Во всяком случае, постарайтесь использовать стабилизированный источник тока для питания лампы источника света и стабилизированный источник напряжения. Если па-



Источник света

Эталонный денситометр Nsj

Эталонный Образец денситометр №2

Рис. 15.6. Денситометр с расщеплением луча для устранения влияния изменений силы света источника.

разитные колебания все же остаются, можно перейти к логомет-рическим схемам.

При логометрическом методе устранения влияния изменений в источнике света требуется пара денситометров и свето-расщепляющая призма для формирования двух раздельных путей светового луча (рис. 15.6).

Один луч проходит к эталонному денситометру, а другой направляется к измерительному денситометру (через образец). Поскольку в данной схеме формируется отношение величин, нам необходимо лишь приблизительно соблюдать оптическук> эквивалентность двух световых путей. Если мы хотим получать абсолютное значение плотности, необходимо обеспечить достаточно точное расщепление луча, так чтобы 50% света приходилось на проходящий луч, а 50%-на отраженный луч. Мы должны также быть уверены, что длины двух путей одинаковы.

Один луч проходит к эталонному денситометру, а другой воспринимается измерительным денситометром. Поскольку наша схема -это схема отношений, то нам необходима аналоговая схема умножения/деления, включенная так, что передаточная функция имеет вид

EKEIE,, (15.4)

где вых - выходное напряжение аналогового делителя; Е\ - выходное напряжение эталонного денситометра; Еч - выходное напряжение измерительного денситометра; К - константа, зависящая от свойств делителя.

Изменения выходного напряжения в такой схеме обусловлены исключительно изменениями оптической плотности образца.

В сканирующем денситометре образец или луч света пере-



двигаются строго прямолинейно, так что могут быть обнаружены изменения плотности образца. Эти приборы очень дороги, хотя электрическая часть у них крайне проста - большинство из них представляют собой схемы такого типа, как показанная на рис. 15.2. Причина высокой стоимости - очень точная механика, которая требуется для обеспечения точности прибора. Довольно-таки странно, что многие широко распространенные сканирующие денситометры хотя и стоят весьма дорого, но не имеют никаких средств против рассмотренных выше паразитных изменений выходного сигнала. Они могут быть в значительной степени усовершенствованы при использовании логометрических методов.

Для выполнения измерений с высоким разрешением, когда выходной сигнал моста Уитстона близок к нулю, можно использовать денситометры с усилителем. Можно, например, просто соединить выход моста со входом схемы обычного операционного усилителя, дающего нужное усиление по напряжению. С другой стороны, можно подключить ко входу операционного усилителя обычный источник постоянного тока, а фоторезистор включить в цепь отрицательной обратной связи. Выходное напряжение будет равно

£зых = /гФэ. (15.5)

Схемы на фототранзисторах и светодиодах

Оптоизолятор, называемый также оптроном, - это устройство, в котором фототранзистор используется в качестве чувствительного элемента, а светодиод - в качестве источника света. Хотя конструктивно устройства различаются в зависимости от применения, основная электрооптическая схема будет такой, как показанная на рис. 15.7, а. Светодиод и фототранзистор заключены в общем корпусе и расположены таким образом, чтобы свет от светодиода попадал на чувствительную область базы транзистора.

Оптоизоляторы находят применение там, где прямое соединение двух частей схемы или нежелательно, или невозможно. Оптоизоляторы часто используются, например, в медицинских приборах для исключения риска электрошока у пациентов, чувствительных к электричеству.

На рис. 15.7,6 и в показаны два способа включения опто-изолятора. Как в импульсной схеме (рис. \5.7,б), так и в линейной (рис. 15.7, в) выходной сигнал будет в фазе со входным, так как транзистор включен по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель). Если желательна инверсия сигнала, включите резистор нагрузки между коллектором транзистора и источником напряжения Vcc- Выходом теперь является вывод коллектора транзистора.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 [85] 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126


0.0085