18147

Способы компенсации дрейфа ВОД

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция 14. Способы компенсации дрейфа ВОД. ВОД для измерения механических величин Недостатком ВОД является дрейф нуля. Известны следующие способы компенсации дрейфа нуля: преобразование переменного тока в постоянный рис.14.1 а. При этом переменная сост

Русский

2013-07-06

2.6 MB

4 чел.

Лекция 14.

Способы компенсации дрейфа ВОД.

ВОД для измерения механических величин

Недостатком ВОД является дрейф нуля.

Известны следующие способы компенсации дрейфа нуля:

  1.  преобразование переменного тока в постоянный (рис.14.1 а)).

При этом переменная составляющая выходного сигнала датчика отделяется от постоянной. Мощность света, воспринимаемая детектором, определяется соотношением:

    (14.1)

 – среднее значение мощности лазерного излучателя.

Отделив переменную составляющую можно измерять глубину модуляции  , при этом повысится точность измерения.

Рис.14.1. Способы компенсации дрейфа датчика:

а) преобразование «переменный ток – постоянный ток»; б) метод обратной связи

  1.  метод обратной связи (рис.14.1 б)).

При этом способе постоянная составляющая выходного сигнала сравнивается с предварительно установленным опорным напряжением, и разностный сигнал применяют для обратной связи в процессе регулировки тока возбуждающего излучателя. При наличии дрейфа в этом способе стабилизируют значение . Метод применяется при определении сигнала переменного тока.

  1.  способ двух выходных световых лучей.

Применим только для ВОД, работающих с поляризованным светом (рис.14.2 в)).

Рис. 14.2. Компенсация дрейфа датчика методом двух выходных световых лучей

Мощность выходного сигнала датчика, воспринимающего световые лучи в двух взаимно-перпендикулярных  поляризованных плоскостях  определяется соотношениями:

    (14.2)

    (14.3)

В блоке обработки вычисляется следующее отношение:

           (14.4)

Выходное напряжение сигнала после обработки становится пропорциональным и не зависит от  .

  1.  метод двух длин волн (14.3).

В светочувствительную часть датчика поочередно или одновременно подаются световые сигналы с длинами волн и . Интенсивность сигнала на длине волны модулируется при измерении и сигнала, а на длине волны не модулируется. На выходе получается соотношение электрических напряжений первого и второго сигнала.

Рис. 14.3. Компенсация дрейфа датчика методом двух длин волн

ВОД для измерения механических величин

С  помощью таких ВОД  можно измерить давление, вибрации, ускорение и другие механические параметры.

Датчик для измерения давления показан на рис.14.4. Параметры датчика: диаметр жгута – до1,5мм; количество световодов – 100; толщина диафрагмы –15 мкм.

Рис. 14.4. Датчик для измерения давления ( Па)

Схема датчика, предназначенного для измерения вибрации, приведена на рис.14.5.

Рис.14.5. Схема датчика, предназначенного для измерения вибрации

Датчики давления, построенные на основе явлений ПВО и  дифракции, показаны на рис.14.6.

Рис.14.6. Датчик давления, построенный

на основе явления ПВО и дифракции

Схемы датчиков давления и ускорения на основе эффекта фотоупругости приведены на рис.14.7.

Рис.14.7. Схема датчика давления и ускорения, построенного

на основе эффекта фотоупругости

Значения постоянных фотоупругости для некоторых некристаллических материалов, применяемых в этих датчиках, приведены в таблице 14.1

Таблица 14.1.

Схема датчика ускорения с использованием туннельного эффекта показана на рис.14.8.

Рис.14.8. Схема датчика ускорения с использованием

туннельного эффекта

Световая мощность, которая измеряется с помощью  фотоприемного устройства для датчика, приведенного на рис. 14.7 определяется соотношением:  

    (14.5)

     (14.6)  

– измеряемое давление;

– полуволновое давление;

С – постоянная фотоупругости;

- длина волны излучения;

- длина материала вдоль оси датчика.

Математическая модель, которая характеризует выходной сигнал (ток фотоприемника) описывается соотношением:

  (14.7)

– мощность оптического излучения;

– функция преобразования датчика;

– величина, которая измеряется с помощью ВОД;

– внешнее влияние;  

– интегральная токовая чувствительность фотоприемника;

– коэффициент пропускания.

Для приведенных схем акселерометра их математические модели будут отличаться только функцией преобразования датчика.

Для  схемы датчика, показанного на рис. 14.7, математическая модель будет иметь следующий вид:

  (14.8)

– мощность излучателя;

– сейсмическая масса;

– измеряемое ускорение;

– постоянная фотоупругость материала;

–  длина фотоупругого материала вдоль оптической оси;

– площадь датчика под сейсмической массой; 

– реальна токовая чувствительность;

, , и – коэффициенты потерь в атмосфере, поляризационные, потери на поглощение и потери Френеля соответственно.

Конкретизированная математическая модель ВОД на основе туннельного эффекта (рис.14.8) имеет следующий вид:

    (14.9)

– коэффициенты отражения для волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях;

– мощность излучения, поступающего на входной торец световода;  

– мощность оптического излучения;

– мощность излучения, которое вводится в пластинку в результате нарушения явления ПВО;

- площадь входного торца фотоприемного устройства;

- площадь катетной грани призмы;

– реальна токовая чувствительность.

Связь толщины зазора между стеклянной пластиной и призмой с измеряемым ускорением имеет следующий вид:

   (14.10)

  – соответственно радиус, толщина, модуль Юнга и коэффициент Пуассона стеклянной пластины;  

– начальное значение зазора;

– сейсмическая масса;

– площадь стеклянной  пластины;

– измеряемое ускорение.

Реальная токовая чувствительность  датчика определяется следующим соотношением:

           (14.11)

– интегральная токовая чувствительность фотоприемника;

– коэффициент использования светового потока.

Величину коэффициента использования светового потока можно найти из соотношения:

   (14.12)

– спектральная характеристика светового потока излучения, падающего на  фотоприемник;

– спектральная чувствительность фотоприемника, измеренная по эталону.

Коэффициент пропускания системы может быть рассчитан с использованием матриц Мюллера. Уравнение, применяемое при этом, имеет следующий вид:

  (14.13)

и – вектора Стокса выходящего и падающего излучения;

– матрица Мюллера фазовой пластинки;

– матрица Мюллера анализатора;

– матрица Мюллера фотоупругого элемента;

– матрица Мюллера поляризатора.

Вектора Стокса имеют следующий перечень параметров:

    

и – интенсивности выходящего и падающего пучков лучей;
, и – параметры, определяющие степень и вид поляризации выходного и падающего пучков излучения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79487. Понятие «игра» и «игровая деятельность». Ведущие признаки игровой деятельности 28.75 KB
  Игра – это совокупность каких – то норм и правил необходимых реквизитов и аксессуаров которые нужны для организации игровой деятельности. Существуют общие требования к играм выполняемые на определенных этапах их организации и провидения. Добровольная и свободная должна быть игра для играющих.
79488. Основные требования к статусу психолога 26.23 KB
  К статусу психолога представляются такие требования: формирование адекватных ожиданий педколлектива через полное его ознакомление с правами обязанностями основными направлениями и формами работы психолога стратегией психологической службы; диагностическое общение психолога со всеми категориями воспитателей и воспитанников предполагающее эмпатию безоценочное отношение личностное поведение позицию партнерства и опору на положительные личности; сотрудничество и взаимодействие с педагогами в определении общих позиций школьных планов...
79489. Модели деятельности школьного психолога 31.89 KB
  Деятельность психолога организуется по запросу и на основании плана утвержденного администрацией школы. Цели деятельности – сопровождение процесса психологического развития учащихся посредвтом создания определенных условий в образовательной среде школы. Задачи: Отслеживание результатов развития учащихся на различных этапах обучения; Создание условий для оказания психологической помощи учащимся; Осуществление психологического анализа внутришкольных образовательных программ технологий с точки зрения их соответствия индивидуальным и...
79490. Психолог - куратор 30.81 KB
  Основной принцип организации работы – осуществление комплексного психологопедагогического сопровождения определенной группы учащихся 56 классов. Цели деятельности – комплексное психологопедагогическое сопровождение учащихся и ученических коллективов в образовательном процессе. Задачи: Создание условий для реализации психологических возрастных и индивидуальноличностных возможностей учащихся; Оказание комплексной психологопедагогической помощи учащимся испытывающим трудности в обучении и развитии; Повышение психологической...
79491. Взаимодействие психолога с администрацией образовательного учреждения 27.81 KB
  Взаимодействие психолога с администрацией учебного заведения проходит в нескольких направлениях но все они имеют целью оптимизацию учебного процесса создание комфортных условий учебной и трудовой деятельности учащихся. Активное взаимодействие психолога с заместителем по воспитательной работе предполагает психологическое сопровождение тех или иных воспитательных мероприятий работу с детьми группы риска развивающие мероприятия. Взаимодействие с заместителем директора по учебной работе предполагает оказание помощи в составлении наиболее...
79492. Взаимодействие психолога с членами педагогического коллектива 29.39 KB
  Решение проблем эффективного сопровождения школьников осуществляется в процессе таких совместных форм работы как: Психологопедагогический консилиум; Групповые и индивидуальные консультации по итогам консилиума; круглые столы по итогам психологопедагогической работы в определенной параллели; Индивидуальные консультации по единичным запросам. Профессиональное развитие педагогов выработка общего языка и общего смысла работы с детьми осущестляется в рамках такой коллегиальной работы как: Методические семинары с...
79493. Взаимодействие психолога с родителями 32.33 KB
  Работа с родителями строится в направлениях: психологическое просвещение; социальнопсихологическое консультирование по проблемам обучения и личностного развития детей; коррекция детскородительских отношений; специальное обучение родителей тренинг родительской эффективности. Психологопедагогическое консультирование родителей проводимое по запросу родителей или инициативе психолога может выполнять различные функции: Информирование родителей о школьных проблемах ребенка. Психологическая поддержка родителей в случае обнаружения серьезных...
79495. Текущая и отчетная документация ПСО учреждения 34.5 KB
  План работы педагога-психолога форма. При составлении плана необходимо учитывать: Цели и задачи образовательного учреждения; Приоритет прав и интересов ребенка Нормы расхода времени на каждый вид деятельности План работы включает Название работы Условия проведения Ответственный Срок проведения Предполагаемый результат План работы составляется на периоды месяц учебная четверть и т.Журнал учета групповых форм работы форма 4. К групповым формам работы относят: Тренинг с детьми или взрослыми Коррекционные или развивающие занятия с...