Фп. Поскольку второй световой поток (как и первый) формируй ется из линейно нарастающего потока Фо(0> то в момент ti ВТ9-рой световой ПОТОК достигнет уровня Фп и фотореле 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 /, разрешая формирование счетных импульсов синхронно с началом формирования Urit). Число импульсов Л], прошедших элемент И и поступивших на цифровой регистратор 14, будет пропорционально времени ti и частоте /с следования счетных импульсов:

N, = fJ,. (3.22)

Число импульсов Ni пропорционально отношению Кр/Кэ- Для момента ti справедливо отношение Фп = Ф2 (/), или, раскрывая значение Ф2(/), получаем

Ф = К,КФ,{1). (3.23)

Подставим в (3.23) значение Фо(/), найденное из (3.15) с учетом t = U:

Ф = КК,и,{1)1К2 8К. (3.24)

Выражение (3.24) подставим в (3.23) и перепишем полученную формулу относительно tu

t,=K,SKp0JaK,K,. (3.25)

Подставив последнее выражение в (3.22), получим

= . (3.26)

Таким образом, число импульсов, зарегистрированное цифровым регистратором 14, прямо пропорционально отношению коэффициента пропускания рабочей кюветы 8 к коэффициенту пропускания эталонной кюветы 9. Коэффициент пропорциональности !сК13Фп1(1К2 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 = КобКэ, где Коб - коэффициент пропускания собственно исследуемого объекта, то на выходе устройства получим цифровой код Ni, выражающий Коб в единица>; коэффициента пропускания с требуемым числом значащих разрядов.

В случае перестановки кювет 8 я 9 местами, т. е. установш эталонной кюветы 9 на пути потока Ф\{t), падающего на фотопри емник 10, а рабочей кюветы 8 на пути потока Ф2(/), падающего на фотореле , на выходе фотометра будет зарегистрирован цифровой код, прямо пропорциональный Кэ/Кр (или 1/Коб), причем

Рис. 3.4. Схема индикатора вида жидкости

коэффициент пропорциональности fcKiS0olaK2 из (3.26) останется без изменения.

Предлагаемый фотометр позволяет получать на выходе цифровой код оптической плотности D исследуемого объекта (D = = -lg/(o6), для чего функциональный генератор / должен формировать на выходе импульсный сигнал, изменяющийся по закону

К (О = "max-10-", (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).

Реализовать одноволновые устройства контроля можно также, используя эффект нарушения полного внутреннего отражения с помощью линз, призм и световодов. В этом случае контролируемый объект контактируется с линзой или призмой.

Одной из областей применения преобразователей на основе световодных структур является использование их для определения вида жидкостей в резервуарах по их показателю преломления [35]. Работа индикаторов вида жидкости, приведенного на рис. 3.4, основана на различии показателей преломления контролируемых жидкостей (например, для воды «2 = 1,33, керосина «2=1,41), приводящих к изменению пропускания оптического канала [36].

На измерении показателя преломления основан также оптоэлектронный рефрактометр (рис. 3.5) [37-39]. Рефрактометр предназначен для контроля содержания хлористого натрия в рассолах хлорных производств. Измерения показателя преломления в пределах 1,364 ...1,369 показали достаточную стабильность рабо-

Рис. 3.5. Структурная схема оптоэлектронного рефрактометра:

/, « - модуляторы; 2, 9 - преобразователи напряжения в ток; 3-призма; 4- преобразователь тока в напряжение; 5 - усилитель; 6 - синхронный детектор; 7 - фильтр; 10 - зеркало; - светоделнтельная пластина; - стабильное напряжение

I-IW !0 11 [-1 *

упр 1

ynp.Z

Измерительная камера

зеркало г)

Рис. 3.6. Оптические схемы гигрометров с использованием полусферической линзы (а), световодов (б), отражающих поверхностей (в), зеркала (г), цилиндрической камеры {д) и двух фотоприемников для компенсации (е)

ТЫ устройства. Основная погрешность измерения составила ±0,5-10" с доверительной вероятностью 0,95.

Светоизлучающие диоды с успехом применяются в гигрометрах [40-43]. Здесь они используются в основном в качестве индикатора момента выпадания росы. На рис. 3.6 приведены оптические схемы гигрометров. Рассмотрим одну из схем гигрометра точки росы [44].

Датчик гигрометра (рис. 3.7) содержит измерительное зеркало 5, которое охлаждается термоэлектрическим модулем, и примыкающее к нему сухое зеркало 4 для компенсации влияния загрязнений. Температура сухого зеркала поддерживается выше температуры измерительного. На мокрое и сухое зеркала в противофазе подается излучение от СИД / и 2, установленных над мокрым и сухим зеркалами соответственно. Отраженные от сухого и влажного зеркал сдвинутые во времени потоки принимаются фототранзистором 5 и преобразуются в фотоэлектрический сигнал.

В измерительном устройстве эти потоки разделяются и обрабатываются. Сигнал разности управляет работой термоэлектрического модуля. Настройка нуля выполняется при отсутствии Рис. 3 7 Индикатор датчи- Р уравновешиванием потоков обо-ка гигрометра: ИХ каналов путем изменения тока

/, 2 - светоизлучающие диоды; СИД. ТеМПературу ТОЧКИ рОСЫ ИЗМС-

1ГпоГ4"~1~1°°о1\- Ряет встроенный в датчик терморе-

хое) зеркало; 5 - фототранзи- ЗИСТОР. стор