63533
Оптоелекронні пристрої
Лекция
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Використовують для естетичних завдань, а також використовування вимірювання різних дефектів у важливих за призначенням об’єктах (дефект колеса літака), а також в інформаційних системах.
Украинкский
2014-06-21
3.51 MB
6 чел.
Оптоелекронні пристрої
3 розділи
Класифікація оптоелектронних пристроїв. Основні характеристики. Основні галузі застосування ОЕП.
Переваги: секретність передавання інформації, непотрібний дозвіл на використання звязку.
Недоліки: вплив зовнішніх факторів на якість передавання інформації.
Альтернатива використання у космічних системах, використання закритих каналів звязку ВО світловодів.
Завдяки особливостям оптичного діапазону(дуже висока несуча частота , чи мала довжина хвилі 1…10 мкм) можна передавати великі обсяги інформації на велику відстань.
15,5 Гбіт/с на відстані 7000 км (це 400 DVD дисків з Парижу до Чикаго передаються за 1 с, при цьому використовується 155 лазерів на різних частотах і кожен має швидкість 100 Гбіт/с.
Сучасні лінії звязку мають ретранслятори 50-70 км. Але найкращі лініх звязку мають спеціальні лазери (працюють у солі тонному режимі) і спеціальні світловоди волокно з само підсилюванням на ербії, що дозволяє використовувати ретранслятори через 5000-7000 км.
За допомогою лазерних пристроїв на відстані до 150-200км можна проводити аналіз газових і твердих речовин у хмарах. Особливо це важливо при техногенних катастрофах.
За допомогою коротких лазерних імпульсів і малої довжини хвилі, наприклад: He-Ne (0,6328 мкм) можна з високою точністю вимірювати відстань.
5 млВт He-Ne працює на відстані 60 км, похибка вимірювання 0,5 мм.
Вимірюється швидкість руху будь-яких обєктів (мікрообєкти, великі обєкти(м)) у діапазоні швидкості 1 мкм/с 100 м/с на відстані до 1-3 км.
Приклад: лазерний віброметр, який дозволяє досліджувати вібраційні характеристики на відстані до 3 км, наприклад амплітуду і частоту звукових хвиль.
Дозволяє з дуже високою точність визначати особливості руху будьяких обєктів (від яхт до літаків).
Це будь-які сканери, мобіліцейські вимірювачі швидкості автомобілів, різні давачі фізичних параметрів.
Використовують для естетичних завдань, а також використовування вимірювання різних дефектів у важливих за призначенням обєктах(дефект колеса літака), а також в інформаційних системах.
Це будь-які системи спостереження і контролю.
Опромінювання крові і серця, лазерна зварювання сітківки ока, лазерне видалення татуювання шкіри, лазерні терапевтичні апарати.
Це лазерне маркування, лазерна прецезійна підгонка мікроелементів у мікросхем.
При роботі систем у оптичному діапазоні значно(на 5 порядків) підвищується робоча частота системи, і це дозволяє:
1) значно підвищити швидкодію компютерів за рахунок збільшення тактової(робочої) частоти;
2) заміна звязків між блоками у компютері волоконно-оптичними лініями звязку, які мають значно більшу швидкість передачу інформації;
3) розробка принципово нових логічних елементів логічних процесорів, які використовують оптичну паралельну обробку інформацію за допомогою двомірного перетворення Фурє.
Особливості оптичного діапазону електромагнітних хвиль. Оптичний діапазон є безперервною частиною електромагнітних хвиль, тому у цьому діапазоні працюють основні закони і рівняння Максвелла, але є деякі принципові переваги цього оптичного діапазону. По-перше, робочі частоти , що відповідає довжинам хвилі порядку мікрометрів.
Оптичний діапазон складається:
Для оптичного діапазону характерним є можливість передавання дуже великих обсягів інформації за рахунок збільшення несучої чи носійної частоти.
1 канал телефонії займає частоти
1 телевізійний канал
У оптичному діапазоні можна розмістити 10 млрд. каналів телефонії і 10 млн. телевізійних каналів. У оптичному діапазоні значний виграш за енергетикою сигналів.
E енергія кванта;
h стала Планка;
ν оптична частота.
В оптичному діапазоні за рахунок підвищення робочої частоти значно збільшується енергія квантів, що використовується в сучасних генераторах. Крім того завдяки значному зменшенню довжини хвилі відносно розмірів антени суттєво підвищується коефіцієнт підсилювання антени, а також її направленість.
Таким чином, коефіцієнт підсилювання будь-якої антени визначається:
Чим менше , тим більше коефіцієнт підсилювання антени. Мінімальний розмір плями до якої можна сфокусувати лазерний промінь, також визначається довжиною хвилі.
NA числова апертура фокусуючого обєктиву.
Наприклад, для CD вибирається таким чином обєктив, що розмір визначається 0,9 мкм.
3) Покращення роздільної здатності в оптичному діапазоні, локаційних, далекомірних і навігаційних пристроїв. Можна отримати більш короткі зондуючи імпульси.
4) В оптичному діапазоні можна значно підвищити ефективність і швидкодію компютерів.
LASER підсилювання світла за рахунок вимушеного індукованого випромінювання.
LASER → MASER
RASER → GASER
Найбільш потужні GASER і RAZER, і використовуються для знищення супутників.
Для нормальної(стабільної) роботи будь-якого лазера необхідно виконання 3-ох основних умов:
Всі лазери поділяються:
І відрізняються діапазоном випромінювання(ІЧ, УФ, видимі).
Основні характеристики лазерів:
Монохроматичність ця характеристика визначає ширину спектральної лінії випромінювання, яка генерується на одній частоті(одного кольору).
Монохроматичність визначається:
Звичайно всі лазери працюють тільки на одній довжині хвилі:
He-Ne 0,6328 мкм (макс. 50 мВт)
Ar 0,4880(синій)…0,5145(зелений) [до 10Вт]
Довжина хвилі лазера гарним регулятором змінюється у цьому діапазоні.
Всі твердотільні лазери 1,06
Напівпровідникові лазери мають робочий діапазон (GaAs → 0,85…1,05 мкм) для звязку потужністю до 100 мВт/Дж.
Для системи СД розробили спеціальні лазери з довжиною AlGaAs → 0,69 мкм. Для нових систем DVD Blue RAY →, λ = 0,405 мкм (з подвійною щільністю запису інформації).
При зменшенні довжини хвилі випромінювання лазера зменшується термін експлуатації.
Монохроматичність чи смуга спектральних частот це є інтервал частот у межах якого інтенсивність випромінювання зменшується у 2 рази.
Ця смуга частот визначається часом життя частинок на енергетичних рівнях і вірогідністю переходів цих частинок на нижній рівень.
вірогідність переходів з рівня n на рівень m.
час життя частинки на енергетичному рівні.
Для реальних лазерів відбув розширення чи збільшення внаслідок:
Змінювати чи монохроматичність інколи можна за допомогою додаткового резонатора.
Часова і просторова когерентність
Звичайні оптичні коливання некогерентні, а когерентність коливань чи хвилі, характеризує зв'язок паралельної електромагнітної хвилі за часом і у просторі.
Часова когерентність характеризує зв'язок параметрів електромагнітної хвилі у будь-якій точці простору у різні проміжки часу.
Просторова когерентність характеризує зв'язок параметрів електромагнітної хвилі в один і той же момент часу, але в різних точках простору.
Для того щоб електрична магнітна хвиля була когерентною, необхідно максимально тривалий час стрибків фази чи її раптових змін(не повинно бути).
Ідеальне монохроматичне коливання має сталу амплітуду у будь-якій точці простору і лінійну зміну часу за фазой.
Випромінення лазера(1) напівпрозорим дзеркалом(2) розділяється на два проміня (І) (ІІ) рівної інтенсивності. Перший промінь через дзеркало(IV) направляється на екран(6) другий промінь через дзеркало (3)(5)(4) також направ. на екран (6). На поверхні екрану формується інтерференційна картина у вигляді попереміжних еквідістантних світлих і темних кілець(Imax Imin) контраст інтерф. картини визначається:
При збільшені відстані між дз(2) і (3) контраст інтерф. картини зменшується і на відстані (Δ зникає і становиться менше ніж 10%)
Тоді довжина когерентності для цієї схеми
Звичайне джерело не когерентне можна сфокусувати у пляму з розмірами сумірними з розмірами зони(області) випромінювання(нитка розжарювання 0 для ліхтарів, розміри дуги для прожекторів).
Для когерентних джерел розмір цієї плями сумірний з довжиною хвилі випромінювання.
Фазовий фракт 2 точкового джерела 1 розповсюджується по всім напрямкам і досягає екрану 3 з отворами 4; згідно принципу Гюйгенса отвори 4 є точковими джерелами вторинного випромінювання, фазовий фронт якого 5 повністю узгоджений з фазовим фронтом 2 первинного випромінювання. На відстані Д від екрану 3 встановлелюється екран 6, на поверхні якого формується інтерференційна картина 7 у вигляді еквідистантних світлих і темних смуг(контраст картини визначається аналогічно за тією ж формулою).
Крок інтерференційної картини
Θ половина кута між джерелами.
При збільшені відстані між джерелами 4 контраст інтерференційної картини зменшується і на відстані L, картина зникає.
Для цієї схеми
Якщо джерела 4 не є когерентними, то на екрані 6 буде відбуватись збільшення загальної інтенсивності світла.
Випромінювання звичайних не когерентних джерел розповсюджуються у широкому просторовому чи тілесному куті, лазерні джерела мають принципово високу направленість, тому випромінювання може розповсюджуватися без фокусування на велику відстань без втрат енергії(роз фокусування).
Промені 1 і 2 будуть загасати(не будуть підсилюватись). Тільки 3 будет підсилюватись.
Розбіжність лазерного випромінювання обмежується дифракційними спотвореннями променя і визначаються:
λ=0,6328 мкм (He-Ne)
k коефіцієнт пропорційності(для однорідного променя = 1,22).
п λ довжина хвилі лазера
d діаметр на виході(апертура) пучка лазера.
Крім того розбіжність випромінювання залежить від потужності лазера, його типу і довжини резонатора. Чим більша потужність випромінювання, тим розбіжність більша. Чим більша довжина резонатора, тим розбіжність менша.
L відстань між дзеркалами лазера.
Основні лазери мають розбіжність.
He-Ne → 0,2 … 1,5 мрад
Ar → 2 … 5 мрад
Твердотільні: → 7 … 10 мрад
→ 10 … 20 мрад
AlGaAs → 5 … 20 нрад
Модовий склад випромінювання лазера залежить від типу резонатора, в якості його юстирування і основна мода випромінювання є мода
xy індекс поперечних мод
q індекс повздовжніх мод
Основною модою є
Для лазеру: (Гаусовий сигнал з максимальною інтенсивністю по центру):
На практиці бажано використовувати моди нижніх порядків, тому що їх легше сфокусувати і забезпечити більшу ефективність узгодження з іншими оптичними елементами (наприклад, волоконно-оптичними світловодами), але для медичних застосувань при опроміненні шкіри та інших, де не потрібно узгоджувати промінь, можна працювати і на модах вищих порядків.
Для твердо тільних лазерів складна модова структура випромінювання визначається дефектами активної речовини.
дефекти твердого тіла.
Для лазерів, які працюють в безперервному режимі необхідно контролювати вихідну потужність, щоб її(потужності) флуктуації не перевищували 5-10%. Для лазерів, що працюють у імпульсних режимах, структура випромінювання залежить від джерел збудження:
Тому для ефективного збудження твердих тіл, необхідно ретельно узгоджувати спектральні характеристики ламп накачування з вікнами максимального поглинання у твердому тілі. Сучасні потужні лазери формують імпульси за допомогою додаткових елементів, які розташовані у резонаторі між дзеркалами. Це зменшує добротність резонатора і при накачуванні імпульси не виникають. Якщо ці елементи різко видалити з резонатора, виникають потужні імпульси. (Це акусто-оптичні затвори, призми, рухомі дзеркала, тощо) В таких системах формуються імпульси тривалістю 0,1 …1 нсек при потужності випромінювання імпульсів 1…10ТВт.
Звичайні джерела оптичного випромінювання не поляризовані, але при відбитті під кутом від поверхні відбувається їх поляризація. Для поляризації лазерного випромінювання використовують цю властивість при відбитті за допомогою спеціальних вікон Брюстера, які розташовуються під кутом до осі капіляру і зроблені з кварцу або скла.
Тангенс цього кута Брюстера:
де n це показник заломлення активної речовини.
He-Ne
Поляризація визначає детерміноване положення чи міну вектору електричного поля Е у просторі:
????? →лінійна
- еліптична
- кругова
Ступінь поляризації → 1:500 еліптична
1:1 кругова
Якщо лазерне випромінювання не поляризоване, то можна використовувати додатковий поляризатор(це стосується твердо тільних і напівпровідникових лазерів).
Основні типи резонаторів, які використовуються у лазерах:
Фабрі Пєро:
У кільцевих резонаторах використовується ефект Саніяка, який полягає у тому, що виникає різниця фаз між хвилями у резонаторі, якщо його обертати з кутовою швидкістю .
Для резонатора Фабрі-Пєро відбувається суперпозиція плоских хвиль, формується стояча хвиля між дзеркалами, яка є стабільною при спів падінні відстані між дзеркалом і цілого(парного) числа хвиль.
Відстань між дзеркалом L
λ довжина хвилі у вакуумі;
довжина хвилі у активному середовищі;
n показник заломлення активного середовища між дзеркалами;
m ціле число.
У резонаторі формується багато мод, відстань між якими за довжиною хвилі:
Ця відстань дуже мала, тому основна задача при проектуванні лазерів сконструювати резонатори з високою добротністю для селекції паразитних хвиль.
Добротність визначається:
Втрати на відбиття залежать від якості дзеркал, поглинання енергії у дзеркальному шарі. А дифракційні втрати залежать від розмірів дзеркал і дефектів на їх поверхні:
Таким чином добротністю резонатора визначається:
де коефіцієнт пропорційності
λ довжина хвилі у вакуумі
τ коефіцієнт відбиття від дзеркал
d діаметр дзеркала
Крім того добротність резонатора залежить від паралельності дзеркал:
β кут непаралельності дзеркал(1-3 кутові секунди).
Добротність резонатора залежить від його розмірів чим більша відстань між дзеркалами L, тим вище добротність, але подальше збільшення добротності буде обмежуватись дифракційними втратами на відбиття(для твердо тільних додаткові втрати у активній речовині).
Конструктивно дзеркала виконують з таким покриттям:
Для срібла коефіцієнт відбиття 99,9% тоді як для дзеркал з діелектричним покриттям 99,99999%.
Конструктивно діелектричні дзеркала виконуються багатошаровими(кількість шарів ≈ 25), використовують ¼ хвильові шари сульфіду цинку та фториду, ці шари наносять на скляну або кварцову основу.
Дзеркала не можна чистити розчином спирту чи інших розчинників, вони обробляються потоком чистого сухого повітря, а також білюючою сіточкою.
Оптичний діапазон є діапазоном(частиною діапазону) електромагнітних хвиль. Для цього діапазону використовується рівняння Максвелла і можна використовувати практично металеві хвилеводи.
[He-Ne]
[]
Але в оптичному діапазоні(ОД) виникають технологічні труднощі виробити хвилеводи дуже малого розміру.
При використанні оптичних хвилеводів, використовують оптичні закони:
=1 повітря
=1,47 скло чи кварц
n = 1,33 вода.
Недоліки: вплив зовнішніх чинників: вологи, забруднення на умови відбиття додаткові втрати. Альтернативою є використання додаткової оболонки, яка буде стабілізувати умови відбиття. Згідно оптичним законом є один важливий висновок випромінювання завжди розповсюджується у середовищі з більшим показником заломлення n (більш оптично щільному середовищі).
показник заломлення оболонки !!!
Матеріали оболонки:
Всі діелектрично оптичні хвилеводи поділяються на:
Оптичні світловоди використовуються для передавання зображень. Вони складаються з багатьох однорідних скляних чи кварцових стрижнів, які упаковані у гексагональну матрицю.
Максимальна довжина 5-6 м і можлива трансформація зображень при передаванні(фокони, фокліни).
Волоконні світловоди(ВС) використовуються для передавання інформації на велику відстань(до тис. км.)
Залежно від умов збудження у ВС виникають хвилі:
Моди оболонки фільтруються:
Рідина гліцерин чи олія кедрова чи інші.
Після видалення мод оболонки на вході світловода формується стаціонарний режим розповсюдження випромінювання. Цей режим обовязково потрібно реалізовувати у будь-яких здавачах, а також у схемах вимірювання характеристик світловодів. Але для медичного використання, наприклад, опромінювання шкіри.
Максимальний кут під яким випромінювання вводять чи виводять з світловоду називають апертурний чи критичний .
числова апертура.
показник заломлення осердя
показник заломлення оболонки
відносна різниця між показниками заломлення осердя і оболонки.
2a → 50…60 мкм (250…300 мкм)
(діаметр осердя)
2b → 110…120 мкм(1000…1100 мкм)
(діаметр оболонки)
Кількість мод → десятки тисяч
NA → 0,2…0,3 (числова апертура)
→ 1…3%
2a → 5…7 мкм
2b → 110…120 мкм
NA → 0,11…0,15
→ 0,1…0,3%
Закон зміни показника заломлення :
Якщо відрізати частину світловода 10-15мм, то вийде волоконно-оптична лінза, яку використовують для узгодження одномодових світловодів з джерелами випромінювання.
Діаметр зовн: 1мм.
(краще каналізує світло в осерді)
За допомогою спеціальних домішків утровюється подвійне світлозаломлення у осерді.
Ці типи світловодів використовуються для збереження і передавання поляризації лазерного випромінювання. Але після 7-10м. поляризація руйнується. І це використовується в вимірювальних пристроях з ефектами поляризації.
Використовується для розробки мініатюрних інтерферометрів, а також розгалужувачів та узгоджувачів лазерного випромінювання.
1 лазер
2 оптична система
3 фільтр МОН-оболонки
4 волоконний світловод
5 екран
Інший спосіб вимірювання числової апертури полягає у скануванні вихідного лазерного випромінювання у далекій зоні точковим фотоприймачем 6.
τ затримка.
Види дисперсій:
Шляхи зменшення модової дисперсії:
Сумарна дисперсія ВС визначає максимальну частоту, що передається трактом:
нс/км це максимальна частота
МГц
1ТВ канал 8 МГц
Градіентні світловоди
нс/км
МГц
Загальна дисперсія
нс/км
ГГц
Випромінювання імпульсного напівпровідникового лазера(1) модулюється електричними сигналами з електричного генератора імпульсів(2). Тривалість імпульсів 1-3 нс. Через обєктив узгодження(3) випромінювання направляється в оптичний світловод (5) [Довжина повинна бути 1…10км]. На вході світловоду(5) встановлена фільтр мод оболонки(4), на виході узгоджувальний пристрій(6) з імерсійною рідиною для узгодження оптичного випромінювання з фотоприймачем(7) (Лавинний фотодіод з робочою смугою частот до 3 ГГц). Далі електричний сигнал направляється на широкосмуговий підсилювач (8) ГГц, а потім стробоскопічний двопроменевий осцилограф(9) з стробоскопічним блоком до 10 ГГц(С1-70).
На екрані осцилографа(9) порівнюються вхідний і вихідний сигнали, вхідний сигнал з електричного генератора (2) направляється крізь лінію затримки (10), яка компенсує час проходження сигналу по світловоду 5 і електронним блокам (7,8,9). На рівні 0,5 вимірюється дисперсія світловоду.
Конструктивна лінія затримки це є відрізок РК кабелю.
/* Тривалість затримки повязана з бухтою світловоду */
Якщо всю приймальну частину схеми перенести на вхід, то ми отримаємо схему оптичного рефлектометру(OTDR).
На екрані OTDR зявиться така картина:
І інтенсивність.
За допомогою OTDR можна визначити:
Загасання ВС
Існуюють 2 механізми загасання сигналів у ВС(як і у інших середовищах):
Поглинання оптичного випромінювання у склі чи кварці дуже мале, але тільки у видимому діапазоні. І з збільшення довжини хвилі втрати на поглинання різко збільшуються внаслідок механізму поглинання енергії на коливаннях матриці скла(інфрачервоний діапазон).
У діапазоні (10,6 мкм: лазер) скло(кварц) не прозоре і використовується тому оптичні елементи з NaCl, KCl (та можна використати дзеркальну оптику). Основна причина поглинання випромінювання у кварці це домішки іонів металів: Fe, Ni, Cu, Cr, Va → діапазон 0,5…1 мкм.
Найбільш важливим механізмом є поглинання на іонах гідроксильної групи (Це вона і від неї не можливо позбутися при виробництві світловодів.).
Основна гармоніка погливання:
λ = 2,7 мкм
Додаткові резонанси: 1,38 мкм; 0,98 мкм; 0,72 мкм.
Існує лінійне розсіяння випромінювання і нелінійне розсіювання коли зявляються додаткові частоти і компоненти(для одномодових ВС нелінійний режим має місце при потужності 100 мВт, для багатоходових 2…5Вт).
Лінійне розсіяння залежить від розміру частинок:
!!
Індикатриса розсіювання:
Для практичних застосувань(дослідження рідини) бажано працювати не розсіяння уперед). Якщо це неможливо, тоді при зворотному розсіянні треба збільшувати потужність лазера(габарити, вартість) і чутливість фотоприймачів.
Загальна характеристика втрат для реальних ВС.
a=4,8 мкм. Δ = 0,0028
1 Релеєвське розсіювання (від нього позбутися неможливо завжди є нерівності з розмірами менше λ)
2 поглинання випромінювання матеріалом скла чи кварцу.
3 загальна характеристика розсіювання.
Обовязково треба фіксувати довжину хвилі на якій вимірюється загасання і змінивши джерело випромінювання(перетин інфрачервоного діапазону) таким чином загасання зменшиться.
Типові значення загасання для ВС:
При виробництві оптичних кабелів загасання через механічні деформації збільшується на 5…7дБ. Якщо використовувати пластичні світловоди, то там загасання сотні дБ/км.
Для звязку вирисовують оптичні тестери, які працюють на λ=0,85 чи λ=1,05 мкм(передавач і приймач).
Для лабораторних вимірювань використовують такі методи:
Лабараторний стенд для вимірювання загасання ВС.
Якщо вимірюється загасання на одній довжині хвилі, то використовуються лазери (1) [He-Ne; GaAs]
Для зміни довжини хвилі випромінювання використовують спеціальний прилад монохроматор(2), який з білого світла за допомогою фільтрів вирізає будь-якй спектральний колір. Для підвищення співвідношення сигнал/шум у схемі використовують механічний модулятор, який складається з металевого диску(5) складної конфігурації та електричного двигуна(6). За допомогою такого модулятора відбувається перекриття оптичного сигналу і частотний спектр випромінювання збільшується на 1-5 кГц.
Тоді паразитні засвітки від ліхтарів, сонця не впливають на точність вимірювання.
Для підвищення точності вимірювань використовують оптичний атенюатор(10) чи використовується принцип поляризації у атенюаторі. Таким чином встановлюється постійне значення сигналу на фотоприймачі(12), при різних методах вимірювання. Імерсійна рідина(11) використовується для узгодження з фотоприймачем(12).
Фотоприймач(12) це фотодіод чи фотоелектронний помножувач(ФЕП). Далі використовується резонансний підсилювач(13), який налаштований на частоту модулятора. І потім сигнал направляється на пристрій індикації(14).
Загасання визначається:
Вихідна потужність вимірюється(контролюється) на виході світловоду 9 фотоприймачем 12. А (1) після фільтра (8)).
Переваги 1-го методу: ви вимірюєте загасання чи того ж самого світловоду при чому не змінюючи умови оптичного узгодження з лазером 1(Цей метод має дуже високу точність).
Недолік: руйнування світловоду, що буває недопустимим якщо вимірюється загасання кабелю чи світловоду.
Переваги 2-го методу: не руйнується ВС.
Недоліки 2-го методу: точність вимірювань нижча, яку можна підвищити за рахунок багаторазового повторення експериментів й статистичної обробки результатів(вистачить 7-8 разів).
Всі ВОД можна поділити на 2 групи:
Вимірювання лазера 1(He-Ne лазер, чи напівпровідниковий лазер) з лінійною поляризацією обєктивами 2 5 направлялось у багатомодовий звичайний світловод з довжиною сотні метрів. Вихід 6 розміщувався у вимір.. обємі 8, у якому розташовувались мікрообєкти 7. Частота лазерного випромінювання (
Розсіяне світло мікрочастинками 7 у межах апертурного кута 2θ приймалась тим же світловодом 6. Передавалась до входу світловоду і дзеркалом з отвором на осі 3 направлялась фокусуючим обєктивом 10 на фотоприймач 12 з апаратурою обробки і реєстрації 13.
Фотоприймач 12 фотоелектронний помножувач чи фотодіод.
На чутливу поверхню фотоприймача 12 направляється також і опорний лазерний сигнал для ефективного оптичного гетерединування ці сигнали повинні буди ідентичними. Тому він формується при відбитті від вихідного кінця світловода 6.
Розсіяний сигнал має частоту , яка відрізняється від на доплеровський зсув частоти.
Цей зсув частоти пропорційний швидкості мікрообєктів 7(лінійно пропорційна).
На поверхні фотоприймача 12 відбувається оптичне змішування двох сигналів і виділяється тільки доплеровські частота, як різниця цих сигналів від кГц(біообєкти) до МГц(вогонь, пісок).
Поляризатор 9 викоистовується для зменшення лазерного відбиття від дискретних оптичних елементів.
Переваги схеми: вимірюється повздовжня складова вектора швидкості на відстані від оптоелектронної апаратури.
Точність вимірювань 2-2,5%.
Недоліки схеми: багато оптичних елементів, яких треба ретельно юстувати(альтернатива волоконно-оптичний розгалужувач).
При вимірюванні швидкості рідини опорний сигнал малий і співвідношення сигнал/шум погане.
Лазерне випромінювання напівпрозорим дзеркалом(3) поділяється на 2 променя, які направляються крізь поляризаторів(5) направляється обєктивом 9 у ВС 11, що зберігає поляризацію(панда).
Довжина його(панда) 7-8м.
На виході ВС розташована оптична голівка(12) з дискретними елементами, яка формує 2 промені під кутом 2φ. В вимірювальному обємі (13) формується інтерференційна картина(світлі і темні смуги) крізь яку пролітають мікрочастинки, розсіяне світло має частоту пропорційно ()
Розсіяне випромінювання приймальним обєктивом (14) через світловод(15), направляється на фотоприймач(16)(фотодіод чи ФЕУ) з апаратурою обробки(17).
Для визначення знаку швидкості додають акусто-оптичний модулятор(6) (частота модуляцій 80 МГц). Інтерференційна картина починає рухатись зі сталою швидкістю, таким чином можна визначити знак і напрямок руху частинок.
Світловод(7) це опорний ??? (8) інформативний чи сигнальний, розташовується у вимірювальному обємі (9) з акустичними хвилями.
На фотоприймачі (14) формується інтерференційна картина(світлі - темні кільця), що починає рухатись під впливом зовнішніх акустичних коливань обєму(9). Для визначення знаку зміщень використовують акусто-оптичний модулятор 5.
Переваги: дуже висока чутливість до зовнішніх факторів, малі габарити та маса(гідроакустичний буй).
Недоліки: бажано вирисовувати одномодові світловоди однакових довжини для покращення якості інтерференційної картини.
Така схема використовується у вимірювачах:
Температури, вібрацій, тиску деформацій, вологості і магнітного поля, якщо на світловод (8) нанести магнітострикційний матеріал.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
27542. | Соотношение инкорпорации, кодификации и консолидации | 29.5 KB | |
Систематизация нормативно-правовых актов это их упорядочение приведение в единую более или менее сложную систему. Особенности систематизационной деятельности: сопоставляются и анализируются изданные в разное время действующие акты; 2 выявляются имеющиеся противоречия в содержании правовых норм пробелы в праве множественность актов посвященных одним и тем же вопросам обнаруживаются устаревшие нормы действие которых перекрыто актами изданными позднее; 3 подготавливаются проекты новых актов предложения об изменении и дополнении... | |||
27543. | Соотношение нормативного и ненормативного в правовом регулировании общественных отношений | 37 KB | |
Соотношение нормативного и ненормативного в правовом регулировании общественных отношений. Втретьих в качестве предпосылки нормативности может выступать ценность для общества тех или иных вариантов поведения следовательно и образуемых общественных отношений. Но при этом следует учитывать что для эффективного нормативнорегулятивного выражения тех или иных социальных отношений недостаточно простого познания уяснения характерных и сущностных данных отношений. Далее механизм экономического регулирования как справедливо отмечает автор... | |||
27544. | Соотношение права и корпоративных норм | 30.5 KB | |
Корпоративные нормы это правила поведения устанавливаемые различными организациями в их актах и охраняемые мерами социального воздействия это особая разновидность социальных норм призванных регулировать отношения которые складываются между членами и участниками данных организаций. Корпоративные нормы регулируют только внутренние отношения этих организаций. Эти нормы выражают волю участников общественных объединений компетенцию объем прав и обязанностей их членов и т. Корпоративные нормы схожи с правовыми нормами тем что они имеют... | |||
27545. | Соотношение права и моральных норм | 44 KB | |
Соотношение норм права и норм морали складывается из двух типов связи: взаимоподдержки основанной на единстве и однонаправленности действия; конфликта основанного на различиях и противоречиях. Единство права и морали выражается в том что: обе эти категории являются надстроечными; представляют собой разновидность социальных норм; опираются на единый политический фундамент; имеют один и тот же объект регулирования; основываются на свободе воли индивида; служат для упорядочения общественных отношений; являются показателями... | |||
27546. | Форма и сущность государства | 27.5 KB | |
Термин форма государства на сегодняшний день трактуется неоднозначно т. Для того чтобы проанализировать чтобы вывести адекватный смысл термина форма государства следует обратиться к общефилософским понятиям формы и содержания. Исходя из общего учения о содержании формы можно заключить что: Содержание государства заключается в том что это особый социальный институт предназначенный для поддержания жизнедеятельности общества достижению уровня производящей экономики. | |||
27547. | Форма правления | 28 KB | |
Форма правления это способы организации верховной государственной власти порядок образования ее органов и их взаимоотношения с населением. Дуалистическая двойственная монархия это такая организация верховной государственной власти при которой законодательная власть принадлежит парламенту а монарх и руководимое им правительство осуществляют функции исполнительной власти. Парламентарная монархия такая организация высших органов государственной власти при которой монарх царствует но не правит. 2 Республика форма правления... | |||
27548. | Формационный поход к типологии государства | 29.5 KB | |
Типология государства традиционно рассматривают как теория учение о типах государств когдалибо существовавших в истории человеческого общества или существующих в настоящее время. Типология государства это процесс систематизации государств с учетом их сущностных свойств для повышения эффективности в теоретической и практической деятельности по изучению государства и правоприменения. Под типом государства понимаются взятые в единстве общие черты различных государств система их важнейших свойств и сторон порождаемых соответствующей... | |||
27549. | Формы непосредственной реализации права | 27 KB | |
Под реализацией права следует понимать претворение воплощение норм права в правомерное поведение субъектов правоотношения. Реализация права как процесс может быть охарактеризован с объективной и субъективной стороны. С объективной стороны совершение предусмотренных нормами права правомерных действий определенными средствами в известной последовательности в некоторые сроки и некотором месте. | |||
27550. | Функции государства, формы их осуществления | 26.5 KB | |
Под функциями государства понимаются основные направления его деятельности определяющие его сущность и назначение в обществе. Все существующие функции государства можно подразделить на: 1 вспомогательные и основные; 2 постоянные и временные; 3 внутренние и внешние. Внутренние функции охватывают сферу внутренней самостоятельной жизни государства в которую входят экономические культурные экологические отношения а также отношения складывающиеся в области обеспечения правопорядка в обществе. | |||