Структура засобів і систем вимірювання ультрафіолетового випромінювання. Методи обробки сигналів багатопараметричних сенсорів. Основні режими роботи каналу вимірювання сигналів фотодіодів. Синтез узагальненої схеми вимірювального каналу системи.
Аннотация к работе
ЗМІСТ 1. Аналіз засобів і систем вимірювання сигналів фотодіодів 1.1 Узагальнена структура засобів і систем вимірювання ультрафіолетового випромінювання 1.2 Огляд відомих засобів і систем вимірювання сигналів фотодіодів 1.3 Огляд фотодіодів для вимірювання ультрафіолетового випромінювання 1.4. Методи обробки сигналів багатопараметричних сенсорів 1.5 Аналіз технічного завдання та шляхи вдосконалення систем вимірювання ультрафіолетового випромінювання 2. Синтез структури універсального вимірювального каналу ультрафіолетових фотодіодів 2.1 Основні режими роботи каналу вимірювання сигналів фотодіодів 2.2 Синтез узагальненої схеми вимірювального каналу системи 2.3 Розроблення принципової схеми вимірювального каналу системи 2.4 Отримання результатів вимірювання 2.5 Конструкція вимірювального каналу системи Список використаних джерел 1. АНАЛІЗ ЗАСОБІВ І СИСТЕМ ВИМІРЮВАННЯ СИГНАЛІВ ФОТОДІОДІВ 1.1 Узагальнена структура засобів і систем вимірювання ультрафіолетового випромінювання Аналіз структур засобів та інформаційно-вимірювальних систем ультрафіолетового випромінювання широкого вжитку, що випускаються різними фірмами показав, що вони в основному мають подібні структури та відрізняються використанням різних компонентів та різним їх виконанням. Отримана в результаті аналізу узагальнена структурна схема таких засобів і систем представлена на рисунку 1.1. Такі схеми бувають простими і складними, але переважна більшість створює для фотодіодних сенсорів режим короткого замикання, при якому такий сенсор має найбільш прийнятну спектральну характеристику. При переході, з метою підвищення точності вимірювання, до індивідуальної функції перетворення сенсора найчастіше саме налаштування вимірювальної схеми реалізують цей перехід; в) саме засіб вимірювання або вимірювальна система сприймає вихідний сигнал сенсора, перетворений вимірювальною схемою, та виконує функції отримання результату вимірювання, його індикації, корекції, передачі, накопичення. Рисунок 1.1 - Узагальнена структурна схема засобів і систем вимірювання ультрафіолетового випромінювання 1.2 Огляд відомих засобів і систем вимірювання сигналів фотодіодів Для виявлення і вимірювання ультрафіолетового (УФ) випромінювання використовують засоби засновані на різних ефектах: - біологічних; - хімічних; - фізичних. Принцип дії теплових (неселективних) приймачів заснований на тому, що при підвищенні температури змінюється той чи інший параметр матеріалу приймача, наприклад: величина опору - в болометрі; поява термо-ЕРС, тобто напруги на кінцях приймача - в термостовбчиках; в піроелектричних приймачах змінюється величина спонтанної поляризації речовини. Їх типовим представником є УФ-вимірювач потужності випромінювання серії C9536 (рисунок 1.2) зі знімним давачем (сенсорною головкою) H9535 виробництва «Hamamatsu Photonics KK» [8]. 60 ° С Примітка. Основою сенсорів Hamamatsu є кремнієвий УФ фотодіод S1226 (параметри вказано в таблиці 1.2), виробництва «Hamamatsu Photonics KK» [9], (ціна » 50$), з малою чутливістю до інфрачервоної зони випромінювання але відносно великим температурним коефіцієнтом (рисунок 1.3). 1,12 Темновий струм (А): 2 • 20*10-12 Струм короткого замикання при 25°С, освітленості 1000 люкс і довжині хвилі - 200 нм: 0.5 - 0.66 (32%) 2.2 - 2.9 (25%) 4.4 - 5.9 (25%) 12 - 16 (25%) Рисунок. 1.3 - Температурна характеристика чутливості фотодіода S1226 до температури Інший прилад - UVTOUCH радіометр виробництва фірми «Sglux GmbH» [10] має сенсорний екран (Touch screen), функцію дозиметра і даталоггера (Data logger) - пристрій для запису даних у часі або в залежності від місця розташування), передача цифрового сигналу сенсора з використанням інтерфейсу CAN bus, калібрування за індивідуальним замовленням (рисунок 1.4, таблиця 1.3). Наступне рішення представлено компанією «Dr. Grobel UV-Elektronik GmbH »- радіометр RM-22 [14] (рисунок 1.6). Також фірма Apogee Instruments пропонує радіометр MU-200 [16] (рисунок 1.7, таблиця 1.6), ціна: 438 $, та сенсор до нього SU-100 [17], ціна: 174 $. Проведемо огляд доступних на ринку напівпровідникових фотодіодів різних типів доступних на ринку лавинних фотодіодів (ЛФД, Si, InP, InAlAs та інших.), а також розглянемо параметри, які впливають на точність УФ фотодіодів. Наступний сенсор, що пропонується фірмою Dexterresearch - ST120 DUAL (рисунок 1.15), має додатковий термістор у корпусі сенсора [41]. Рисунок. 1.15 - Зовнішній вигляд сенсора ST120 DUAL фірми Dexterresearch.