asyan.org
добавить свой файл
1

http://antibotan.com/ - Всеукраїнський студентський архів

Перетворювачі оптичного випромінювання

План

  1. Основні властивості оптичного випромінювання

  2. Джерела оптичного випромінювання

  3. Приймачі оптичного випромінювання


1. В основу принципу роботи перетворювачів оптичного випромінювання покладена залежність параметрів потоку оптичного випромінювання від значення перетворюваної величини. Перетворювач оптичного випромінювання (рис.1) має джерело випромінювання, оптичний канал і приймач випромінювання. Вимірювана величина Х1 може впливати на джерело випромінювання безпосередньо, змінюючи параметри випромінюваного потоку Ф1, як, наприклад, у перетворювачах фотоелектричних пірометрів, де інтенсивність світлового потоку і спектральний розподіл інтенсивності є функціями вимірюваної температури тіла. Найчастіше вимірювана величина Х2: впливає на параметри оптичного каналу, викликаючи зміни його пропускання, поглинання або розсіювання, що призводить до зміни інтенсивності світлового потоку, який сприймається приймачем випромінювання



Рис. 1 – Структурна схема перетворювача оптичних випромінювань



Рис. 2 – Оптичний діапазон електромагнітних хвиль

Інфрачервоне випромінювання чинить теплову дію і значно меншою мірою - фотоелектричну і фотохімічну дію.

Випромінювання видимої ділянки спектра дає змогу нам бачити всю різноманітність навколишнього світу і має значні фотоелектричні і фотохімічні дії.

Ультрафіолетове випромінювання є невидимим, але значною мірою може сприйматись найрізноманітнішими приймачами випромінювань.

Для повітря показник заломлення п= 1,0003, тому швидкість поширення оптичного випромінювання в атмосфері майже не відрізняється від швидкості поширення випромінювання в вакуумі.(с=2,998 10 м/с)
2. В оптичних випромінювальних перетворювачах як джерела випромінювання використовуються лампи розжарення, газорозрядні лампи, лазери і світло діоди

Основними характеристиками джерел випромінювання є характер свічення (неперервний або імпульсний), спектральний склад випромінювання, інтенсивність випромінювання, споживна потужність і габарити.
3. Приймачі оптичного випромінювання поділяються на теплові та фотоелектричні. В теплових приймачах енергія випромінювання перетворюється в теплову енергію, а потік в електричний сигнал або зміну електричного опору. Це відповідно термоелементи та болометри. Термоелемент - це диск із затемненою поверхнею, на якому поміщено „гарячий” спай термоелектричного перетворювача температури. Якщо випромінювання потрапляє на затемнену поверхню диска, він нагрівається до температури, при якій встановиться тепловий баланс між кількістю поглинутого тепла і тепла, розсіяного диском в довкілля через теплопровідність, конвекцію, випромінювання. ЕРС термопари є мірою випромінювання, що падає на приймальну площину. Коефіцієнт поглинання затемненої поверхні практично дорівнює одиниці в діапазоні від ультрафіолетового до інфрачервоного випромінювання, тому вихідна величина такого приймача пропорційна інтегральній потужності випромінювання. Для зменшення конвективних втрат перетворювач поміщають у вакуум, що дає збільшення чутливості приблизно у 10 разів.

Фотоелектричні приймачі поділяються на фотоприймачі із зовнішнім і внутрішнім фотоефектом. Принцип дії фотоелементів із зовнішнім фотоефектом полягає в тому, квант світла, досягаючи чутливої поверхні фотокатода, викликає емісію фотоелектронів, які під дією зовнішнього електричного поля створюють фотострум. Значення фотоструму залежить від матеріалу фотокатода і параметрів світлового потоку (інтенсивність, спектральний склад).

Внутрішній фотоефект супроводжується переходами електронів і дірок всередині напівпровідника із зв’язаних станів без виходу їх назовні. Розрізняють два прояви внутрішнього фотоефекту. Перший-в результаті появи вільних носіїв заряду змінюється опір напівпровідника-це фоторезистори. Другий-виникнення фото-ЕРС на межі двох матеріалів, що контактують. Це генераторні фотоелементи.

Література

Поліщук Є.С. Методи та засоби вимірювань неелектричних величин: Підручник. – Львів: Видавництво Державного університету „Львівська політехніка”, 2000. – 360с.(ст. 189 - 197 )