6.5. Импульсный фотометр ФИ-1

6.5. Импульсный фотометр ФИ-1
Импульсная лампа
Защитное
стекло
Вогнутое зеркало
100 м
Рис.6.5.1. Оптическая схема ФИ-1.
Д3
Д2
Д1
ОБ
ОД
Объектив
20 м
Оптические
коммутаторы
Клинообразный
рассеиватель

6.5. Импульсный фотометр ФИ-1
Д3
Д2
Д1
Принцип действия оптических коммутаторов.

6.5. Импульсный фотометр ФИ-1
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 Д1, а от ОБ – через Д2.
Коммутатор закрывает по очереди Д1 и Д3, или Д2 и Д3, пропуская опорный и зондирующий пучок по очереди с частотой 1 Гц.
Опорный пучок идет прямо от импульсной лампы через Д3.
КР рассеивает световые пучки и направляет их на ФЭУ, где они преобразуются в электрические импульсы.

Зондирующий пучок
Опорный пучок
Клинообразный рассеиватель
6.5. Импульсный фотометр ФИ-1

6.5. Импульсный фотометр ФИ-1
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.
Кванты света сообщают энергию электронам на катоде. Они покидают катод.

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!

6.5. Импульсный фотометр ФИ-1
К
ФЭУ
РВ
Дет.
ФЧК
зонд.
ФЧК
оп.
ИОН
выход
Рис.6.5.3. 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,

6.5. Импульсный фотометр ФИ-1
τ
J
a)
Оп.
Оп.
Оп.
Оп.
Зонд.
Зонд.
Зонд.
b)
U
τ
c)
U
τ
d)
U
τ
Рис.6.5.4. 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).
а
b
c
d

6.5. Импульсный фотометр ФИ-1
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 ФЧКоп 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 Uфчк и Uион .
Если яркость лампы возрастает, то Uфчк > Uион , разность положительна, регулируемый выпрямитель РВ уменьшает напряжение питания ФЭУ. Все сигналы рис. 6.5.4. уменьшаются.

6.5. Импульсный фотометр ФИ-1
Если яркость лампы падает, то Uфчк < Uион , разность отрицательна, регулируемый выпрямитель РВ увеличивает напряжение питания ФЭУ. Все сигналы рис. 6.5.4. возрастают.
Единственное устойчивое состояние: Uфчк = Uион = 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.