Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Яржембицкий Виктор Борисович Гусев Олег Константинович Свистун Александр Иванович Тявловский Константин Леонидович Шадурская Людмила Иосифовна(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Устройство для измерения длины волны, содержащее фотоприемник, соединенный с блоком обработки сигнала, отличающееся тем, что фотоприемник выполнен в виде одноэлементного фотоэлектрического нуль-детектора с инверсией выходного сигнала при изменении длины волны оптического излучения, а блок обработки сигнала содержит последовательно соединенные фазовый детектор и формирователь компенсирующего напряжения, при этом вход фазового детектора соединен с выходом фотоприемника, а выход формирователя компенсирующего напряжения - со входом фотоприемника. Фиг. 1 Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к фотоэлектрическим устройствам для измерения длины волны оптического излучения. Известно устройство для измерения длины волны 1, содержащее светоделитель, связанный с двумя световодами, на выходе которых расположены фотодетекторы, соединенные с блоком обработки сигналов фотодетекторов, включающим два усилителя и процессор сигналов, определяющий длину волны входного сигнала. Недостатками устройства являются сложность за счет введения дополнительных оптических элементов, наличие двух фотоприемников, низкая чувствительность за счет деления оптического сигнала на два, а также дополнительные потери на светоделительных элементах и, как следствие, сложная схема обработки. 9512 1 2007.08.30 Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для измерения длины волны 2, содержащее последовательно соединенные одномодовый и двухмодовый световоды с разветвителем, на выходе которого расположены два фотоприемника,соединенные с блоком обработки сигналов фотоприемников, выполненного в виде дифференциального усилителя, выдающего разностный сигнал. Недостатками устройства прототипа являются низкая чувствительность за счет деления оптического сигнала, наличие двух фотоприемников, а также дополнительные потери на светоделительных элементах, что приводит к увеличению погрешности и снижению точности измерения. Задача, решаемая изобретением, заключается в создании устройства для измерения длины волны, обеспечивающего повышение точности за счет низкого уровня шумов, увеличение предельной разрешающей способности и быстродействия, уменьшение габаритов устройства за счет отсутствия дополнительных оптических элементов, что в целом приводит к снижению погрешности и повышению надежности измерения. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения длины волны, содержащем фотоприемник, соединенный с блоком обработки сигнала фотоприемника, фотоприемник выполнен в виде одноэлементного фотоэлектрического нуль-детектора с инверсией выходного сигнала при изменении длины волны оптического излучения, а блок обработки сигнала содержит последовательно соединенные фазовый детектор и формирователь компенсирующего напряжения, при этом вход фазового детектора соединен с выходом фотоприемника, а выход формирователя компенсирующего напряжения - со входом фотоприемника. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема устройства для измерения длины волны на фиг. 2 приведена спектральная зависимость фототока фотоэлектрического нульдетектора при различных напряжениях смещения на фиг. 3 приведена характеристика преобразования. Устройство для измерения длины волны состоит из одноэлементного фотоэлектрического нуль-детектора 1 и блока обработки сигнала фотоприемника, содержащего фазовый детектор 2 и формирователь 3 компенсирующего напряжения. Устройство работает следующим образом свет с неизвестной длиной волны Х подается на фотоприемник 1. Одноэлементный фотоприемник 1, благодаря особенностям спектральной характеристики (фиг. 2), способен формировать как положительный, так и отрицательный выходной сигнал в зависимости от длины волны Х. По знаку (фазе) выходного сигнала определяется знак требуемого изменения напряжения смещения. Сигнал с фотоприемника 1 подается на фазовый детектор 2, а затем на формирователь 3 компенсирующего напряжения, с выхода которого подается на фотоприемник 1. Таким образом,формируется цепь обратной связи, что позволяет автоматически компенсировать величину напряжения смещения так, чтобы рабочая точка на выходной характеристике фотоприемника 1 находилась вблизи инверсии выходного сигнала. На фиг. 2 показаны спектральные зависимости фототока фотоприемника 1 при различных напряжениях смещения кривая 1 при нулевом значении напряжения смещения 0, кривая 2 - при отрицательном значении напряжения смещения 2, кривая 3 - при положительном значении напряжения смещения 3, кривая 4 соответствует одной из измеряемых длин волн Х. При подаче на фотоприемник излучения с неизвестной длиной волны Х, устройство, благодаря действию общей отрицательной обратной связи, вырабатывает такую величину компенсирующего напряжения формирователем 3, которое соответствует условию инверсии фототока (точка Х 0). Определение величины измеряемой длины волны производится по характеристике преобразования, представленной на фиг. 3, показывающей, что величина компенсирующего напряженияотражает длину волны Х падающего на фотоприемник 1 излучения. 2 9512 1 2007.08.30 Таким образом, к преимуществам предлагаемого устройства относятся простота за счет отсутствия дополнительных оптических элементов и использования одного оптического канала, применение в качестве фотоприемника одноэлементного фотоэлектрического нуль-детектора 1, отсутствие потерь в светоделительных элементах, приводящее к повышению чувствительности, простая схема обработки сигнала с обратной связью, позволяющая получать высокую чувствительность и высокую точность измерения. Например, при использовании в качестве одноэлементного фотоэлектрического нульдетектора структуры реализуется диапазон измеряемых длин волн от 1,4 мкм до 1,7 мкм при выходном напряжении от -60 мВ до 30 мВ, а также могут быть использованы другие структуры 22, и т.д. Источники информации 1. Патент Великобритании 2353858, МПК 01 9/00, опубл. 07.03.2001 (прототип). 2. Патент Японии 3063138, МПК 01 9/00, опубл. 12.07.2000. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3

МПК / Метки

МПК: G01J 9/00

Метки: длины, измерения, устройство, волны

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/3-9512-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-dliny-volny.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство для измерения длины волны</a>

Похожие патенты