18674

Фотоэлектрические измерения

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Фотоэлектрические измерения. Фотоэлектрические измерения применяются в медицине телекоммуникационных системах оптоволоконной связи датчиках положения лазерных принтерах и т.д. Одним из наиболее распространенных фотоэлектрических датчиков является полупроводн

Русский

2013-07-08

31.83 KB

4 чел.

Фотоэлектрические измерения.

Фотоэлектрические измерения применяются в медицине, телекоммуникационных системах, оптоволоконной связи, датчиках положения, лазерных принтерах и т.д.

Одним из наиболее распространенных фотоэлектрических датчиков является полупроводниковый фотодиод. Он обладает высоким быстродействием, линейной зависимостью от освещенности, высокой надежностью.

Как правило, фотодиоды работают в одном из двух режимов:

  1.  Фотовольтоический – когда он используется в режиме генерации фото ЭДС
  2.  Фотодиодный

  1.  Обычно работает в режиме К3,  что организуется его непосредственным включением на выходе ОУ.
  2.  Используется при обратном смещении
  3.  В затемненном состоянии схема имеет нулевое смещение следовательно не имеет темнового тока, характеризуется низким уровнем шума, но имеет нелинейную характеристику по отношению к световому потоку.
  4.  За счет использования внешнего источника существует темновой ток (равный обратному току диода). В результате возникает смещение характеристики. Так как диод в обратном смещении, он характеризуется минимальной емкостью, поэтому схема имеет высокое быстродействие, поэтому существует более повышенный уровень шума по отношению к 1 схеме.

При использовании диода в первом режиме схему можно охарактеризовать следующей эквивалентной схемой:

В данной схеме ОУ работает в режиме преобразователя ток-напряжение.

При медленных изменениях светового потока, влиянием собственной емкости диода Сg фактически можно пренебречь, потому что за счет большого коэффициента усиления ОУ на его инвертирующем входе поддерживается нулевой потенциал и за счет этого же, ток через Rg равен 0 и весь ток, генерированный фотодиодом, протекает через резистор R1.

При изменении освещенности от 0,003лк (ясная безлунная ночь) до 3000лк (прямые солнечные лучи) ток (ФД-24к) фотодиода меняется от 30пА до 30мкА (120дБ).

Что бы влияние самого ОУ уменьшить, необходимо использовать усилитель, у которого входные токи должны быть на 1-2 порядка меньше. Если же при этом еще требуется измерение освещенности в очень широких пределах, то для обеспечения чувствительности,  R1 должен быть большего номинала (10МОм), необходимо что бы ОУ был с большим входным сопротивлением. Поскольку фотодиод имеет достаточно большую собственную емкость,  имеет значение 10-100мс. Это увеличивает запаздывание в цепи обратной связи и может привести к самовозбуждению, поэтому приходится включать конденсатор в цепь обратной связи (С1), чтобы повышать устойчивость схемы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85384. Система наблюдения и контроля атмосферного воздуха ОГСНКа 34 KB
  В России существует сеть станций которая ведет наблюдения за содержанием загрязняющих веществ в атмосфере. Обычно на каждом посту измеряется до 8 загрязняющих веществ но учитывая что каждый промышленный центр имеет свою экологическую специфику и набор 3В возможно измерение до 80 компонентов. Стационарный пост предназначен для обеспечения непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Помимо наблюдений в городах ведутся наблюдения за пределами урбанизированных...
85385. Средства контроля воздушных и других газообразных сред 81 KB
  Отбор проб воздуха. Средства контроля подразделяют на: системы комплексы приборы другие технические средства контроля загрязнения ТСКЗ воздушного бассейна с группировкой их по особенностям анализируемой воздушной среды следующим образом: ТСКЗ атмосферы ТСКЗ воздуха населенных мест и жилых помещений ТСКЗ воздуха рабочей зоны и производственных помещений ТСКЗ выбросов и паро воздушных смесей поступающих в атмосферу. Они могут быть сгруппированы следующим образом: промышленные газоанализаторы более 60 40 анализаторы...
85386. Экологический мониторинг поверхностных водных объектов 78.5 KB
  Программа ГСМОС Вода включает 7 основных пунктов: создание всемирной сети станций мониторинга; разработка единой методики отбора и анализа проб воды; осуществление контроля за точностью данных; использование современных систем хранения и распространения информации; организация повышения квалификации для специалистов; подготовка методических справочников; обеспечение необходимым оборудованием в отдельных случаях. Основные задачи систематических наблюдений за качеством поверхностных вод в системе ОГСНК можно сформулировать следующим образом:...
85387. Отбор проб воды. Методы анализа водных сред 47.5 KB
  Отбор проб воды. representtive – представительный показательный считается такая проба которая в максимальной степени характеризует качество воды по данному показателю является типичной и не искаженной вследствие концентрационных и других факторов. Пробы из рек и водных потоков отбирают для определения качество воды в бассейне реки пригодности воды для пищевого использования орошения для водопоя скота рыборазведения купания и водного спорта установления источников загрязнения. Учитывая длительность существования озер на первый план...
85388. Роль пробоотбора в общей процедуре методики анализа 44.5 KB
  Роль пробоотбора в общей процедуре методики анализа. Отбор проб почвы донных отложений растительности. Эффективность и достоверность методик и методического обеспечения системы экоаналитического контроля определяются прежде всего пробоотбором и пробоподготовкой. Любой химический анализ чаще всего начинают с отбора и подготовки пробы к анализу.
85389. Стабилизация, хранение, и транспортировка проб для анализа 57.5 KB
  Стабилизация хранение и транспортировка проб для анализа. Подготовка проб к анализу в лаборатории Пробы объектов окружающей среды могут отбираться как непосредственно перед анализом так и заблаговременно. В последнем случае применяются промежуточные операции хранения и стабилизации проб. Хранение проб в том числе содержащих следовые количества исследуемых веществ осложнено проблемой их потерь за счет сорбции на стенках сосудов а также разрушения в растворителях и на поверхностях носителей под действием кислорода света и других факторов...
85390. Метрологические аспекты экоаналитической процедуры 230.5 KB
  Задача количественного анализа – определение измерение содержания т. Методики анализа включают в себя стадии подготовки пробы к анализу прямые измерения аналитических сигналов и их обработку вычисления результата анализа функционально связанного с результатами прямых измерений. Каждая стадия влияет на формирование аналитического сигнала и соответственно на результат анализа. Поэтому для метрологической характеристики определений необходима подробная методика – описание всех условий и операций которые обеспечивают регламентированные...
85391. Основные принципы естествознания и концепция систем мониторинга 179 KB
  Концептуальные и теоретические схемы систем мониторинга. Пути усовершенствования мониторинга которые могут предложить современная наука и техника. Процедуру и технику эксперимента мониторинга нужно сделать как можно более устойчивой к неизвестным условиям наблюдения и изменяющимся и неизвестным параметрам или свойствам самого объекта.
85392. Цели и задачи экологического мониторинга 49.5 KB
  Цели и задачи экологического мониторинга. Классификация видов мониторинга В XX веке в науке возник термин мониторинг для определения системы повторных целенаправленных наблюдений за одним или более элементами окружающей природной среды в пространстве и времени. определяет мониторинг как систему регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени дающую информацию о прошлом и настоящем состояниях окружающей среды позволяющую прогнозировать на будущее изменение ее параметров имеющих особенное значение для человечества. Согласно...