Источник света

Образец

Путь

светового луча

Фильтр

Н схеме, I пододноО I рис 75. 3

Рис. 15.4. Простой денситометр

«ство фоторезисторов неодинаково реагируют на разные частоты света, поэтому во многих случаях должны быть предприняты меры для устранения этой проблемы. В нашем случае пропускается красная компонента источника белого света, а остальные задерживаются или по крайней мере ослабляются.

Фоторезистор включается в схему, подобную показанной на рис. 15.3. Фактически есть два пути настройки этой схемы. Например, можно отрегулировать резистор R/t так, чтобы при установке образца ток через прибор был равен нулю (или близок к нулю). Затем мы могли бы регистрировать показания прибора после удаления образца.

Лучший способ - это регулировка резистора R точно на 100 мкА при отсутствии образца. При этом подразумевается, что показания в 100 мкА соответствуют стопроцентному пропусканию света. Красная компонента полностью доходит до фотоэлемента. Когда на пути света помещен образец, он будет поглощать некоторое количество света, так что только часть его будет падать на фотоэлемент. В правильно отрегулированной схеме показания тока будут соответствовать величине коэффициента пропускания света в процентах.

Еще один вариант предыдущей схемы показан на рис. 15.5, где используются два фотоэлемента. Фактически это более предпочтительный метод, и он используется широко во многих электронных приборах. Один элемент используется как эталонный, а другой - как измерительный. Фотоэлементы включаются в противоположные плечи моста Уитстона. Интересно отметить, что прибор Ш\ может быть как микроамперметром, так и милливольтметром.

Фотоэлементы ФЭ1 и ФЭ2 выбираются в виде согласованной пары. Если в вашем распоряжении нет заранее согласованных приборов, то хорошее приближение к согласованной паре может быть получено путем сравнения темповых и световых сопротивлений набора фоторезисторов и выбора пары, дающей близкие показания.

1? 259

•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, что 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-