Контрольная работа: Контроль как функция управления в дошкольном образовательном учреждении

Зонная неравномерность чувствительности зависит от длины волны излучения, что связано, по-видимому, с зависимостью глубины проникновения излучения от длины волны.

Зависимость чувствительности от угла падения потока излучения полупроводниковых ФП обусловлена зависимостью средней глубины проникновения излучения от угла падения и угловой зависимостью коэффициента отражения.

Для измерения относительно больших уровней мощности и энергии целесообразно применять ПИП с невысокой чувствительностью, т. е. ФЭ. Для измерения средних уровнен энергетических параметров лазерного излучения можно .применять как вакуумные приборы (ФЭУ), так и полупроводниковые (ФР, ФД). Для измерения малых потоков требуются приемники с высокой чувствительностью и низкими уровнями шума. Фотодиоды уступают по чувствительности ФЭУ. Однако ФД обладают гораздо более низким уровнем шума. Это позволяет применять ФД для измерений малых потоков не непосредственно, а с помощью усилителя. В этом случае ФД вполне могут конкурировать с ФЭУ, а в ряде случаев и превосходить их по характеристикам.

Основные преимущества ФД по сравнению с ФЭУ: небольшие габариты, низковольтное питание, высокая надежность н механическая прочность, более высокая стабильность чувствительности, низкий уровень шумов, лучшая помехозащищенность от электрических и магнитных полей.

Недостатки ФД по сравнению с ФЭУ: меньшее быстродействие для большинства ФД, более сильною влияние внешних условий (особенно температура) на параметры и характеристики прибора.

Для измерения временных параметров лазерного излучения следует применять наиболее быстродействующие фотоэлектрические приемники — ФЭ, для измерения малых потоком Ї ФЭУ и быстродействующие ФД.

При использовании фотоприемников в качестве измерительных преобразователей в СИ энергетических параметров лазерного излучения важным моментом является согласование ФП с электронной схемой преобразования электрического сигнала измерительной информации. Обычные схемы включения ФП представлены на рис. 2. Фотоэлементы включаются в схему аналогично фотодиодам. Обычно ФП включают последовательно с нагрузкой R_н и источником питания Е. В зависимости от подключения «земляной» точки и сопротивления нагрузки сигнал ФП может быть получен как положительной (рис. 2,а,д), так и отрицательной (рис. 2,б, г) полярности. ФР включают в электрическую цепь так же, как н ФД. Для получения сигнала положительной полярности с ФЭУ можно подключить нагрузку в разрыв между одним из последних динодов и точкой подключения делителя к этому диноду. В этом случае чувствительность ФЭУ несколько ниже, чем при обычном включении, так как отсутствует усиление в последних каскадах.

Конденсатор С_бл во всех случаях включается для уменьшения внутреннего сопротивления источника питания при импульсном сигнале. Обычно емкость С_бл выбирается довольно большой 0,01—1 мкф. Такие конденсаторы имеют паразитные индуктивности, и включение их в оконечных каскадах ФЭУ (см. рис. 2,в) может приводить к снижению быстродействия. Поэтому при работе в наносекундном диапазоне длительностей к указанным С_бл следует подключать параллельно небольшие малоиндуктивные емкости для обеспечения прохождения импульсов с короткими фронтами. Увеличение быстродействия ФЭУ достигается индивидуальным подбором режима питания, изменением сопротивлений делителя. При этом учитываются конструктивные особенности и несовершенства конкретного экземпляра ФЭУ. С помощью подбора режима питания добиваются и оптимизации отношения сигнал-шум.

Фотодиоды могут использоваться как в фотодиодном (с питанием), так и в фотовольтаическом (без питания) режиме. В СИ энергетических параметров обычно используют фотодиодный режим, так как при этом диапазон линейности и быстродействие гораздо больше, чем в фотовольтаическом режиме, важное значение для работы СИ энергетических параметров лазерного излучения имеет согласование с электронной схемой.

Для получения на нагрузке R_н сигнала, амплитуда которого пропорциональна энергии импульсного излучения, параллельно ей включают конденсатор С_н таким образом, чтобы постоянная времени ф=R_э C_н была больше длительности импульса излучения (здесь R_э Ї эквивалентное сопротивление, составленное из параллельно подключенных R_н , внутреннего сопротивления ФП и входного сопротивления устройства преобразования .электрического сигнала).

Для получения на нагрузке R_н сигнала, амплитуда которого пропорциональна мощности импульсного излучения, выбирают с помощью параметров схемы постоянную времени фотоприемного устройства меньше длительности импульса, чтобы импульсный электрический сигнал воспроизводил форму оптического сигнала.

Для измерения мощности лазерного излучения в непрерывном режиме могут быть использованы как вакуумные, так и полупроводниковые ФП. В этом случае не требуется их высокого быстродействия, как в импульсном режиме. Важную роль при этом играют такие параметры, как чувствительность, уровень шума, нестабильность самих ФП, так как в непрерывном режиме техника измерений электрических сигналов хорошо отработана и на точность измерений метрологические свойства системы обработки и регистрации информации оказывают незначительное влияние.

Схема измерения энергетических параметров лазерного излучения в работе представлена на рис.1

Рис.1 Схема для фотоэлектрического измерения энергетических параметров

1- лазер; 2- светофильтр; 3- положительная линза; 4- матовое стекло; 5-фотоприемник; 6-усилитель; 7-осцилограф.

Список использованных источников

1. Иващенко П.А. Измерение параметров лазеров. – М.: Издательство стандартов, 1982.

2. Котюк А.Ф. Измерение энергетических параметров и характеристик лазерного излучения. – М.: Радио и связь, 1981.

3. Хирд г. Измерение лазерных параметров.: Пер. с англ.//Под ред. Ф.С. Файзуллова. – М.: Мир, 1970.

4. Андрушко Л.М., Байбородин Ю.В., Блохин С.В. и др. Справочник по лазерной технике. – Киев.: Технiка, 1978.