Измерительные схемы и погрешности фотоэлементов

Как указывалось выше, фотоэлементы с внешним фотоэф­фектом, а часто и фотосопротивления, используются в схемах с усилителями, так как мощность, получаемая от фотоэлемен­та, мала. Принципиальная схема включения фотоэлемента с усилителем изображена на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Схема включения фотоэлемента.

В зависимости от большей или меньшей освещенности фо­тоэлемента меняются показания вольтметра V.

Принципиальная схема включения вентильного элемента показана на рис. 4.5. Здесь измеритель И включается непоcредственно к зажимам фотоэлемента Ф, так как он сам под действием света является источником тока.

Рис. 4.5. Схема включения вентильного элемента.

Приведенные здесь схемы упрощены, на са­мом же деле они могут быть сложнее.

Схемы с усилителями постоянного тока очень чувствитель­ны к помехам и к нестабильности напряжения источника пи­тания.

Это вызывает большие погрешности измерения. Поэтому для усиления фототоков часто применяют усилители переменного тока, которые менее чувствительны к помехам и неста­бильности напряжения питания.

Кроме того, источниками погрешностей измерения явля­ются:

1) нестабильность напряжения источников питания фото­элемента;

2) нестабильность напряжения питания источников света, так как от напряжения зависит величина светового потока;

3) изменение характеристики фотоэлементов во времени.

Для исключения этих погрешностей применяют дифферен­циальные фотоэлектрические преобразователи. Наилучший результат дает применение дифференциальных преобразова­телей в нулевом режиме метода сравнения (рис. 4.6).

Здесь распределение напряжения между двумя фотоэле­ментами Ф₁ и Ф₂ определяется отношением падающих на них световых потоков и не зависит от абсолютного значения по­следних.

Рис. 4.6. Дифференциальная схема включения преобразова­телей.

Однако нужно подчеркнуть, что избавление от погрешно­стей дает применение дифференциальных преобразователей; лишь в нулевом режиме схемы сравнения. Погрешности, обус­ловленные изменением напряжения питания U фотоэлемен­тов, а также изменением характеристик фотоэлементов во времени у приборов с дифференциальными преобразователя­ми, работающими в неравновесном режиме, имеют место в той же мере, что и у приборов с недифференциальными преобразователями.

Для того, чтобы исключить влияние непостоянства харак­теристик, можно использовать дифференциальный преобразо­ватель с одним фотоэлементом (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Дифференциальный преобразо­ватель с одним фотоэлементом.

Свет от лампы Л разделяется на два пучка. При помощи дополнительных зеркал З оба пучка попадают на фотоэлемент Ф. На пути обоих пучков света помещен вращающийся от син­хронного двигателя Дв диск с зубцами Д.

Диск выполнен таким образом, что его зубцы поочередно перекрывают то один, то другой пучок, модулируя таким образом световой поток.

При равенстве световых потоков освещение фотоэлемента остается постоянным; при неравенстве световых потоков воз­никает переменная составляющая фототока, усиливаемая электронной цепью.