Свето-излучающие диоды и их применение - Мухитдинов М.
Скачать (прямая ссылка):
52
Рис 3 10 Временные диаграм-мы
а — сигнал на выходе фотоприемника, пропорциональный потокам, б, в — сигналы на выходах первого и второго дифференцирующих устройств, г — сигнал на выходе схемы совпадения
Ф
Т01 “01е
т=т* е-*1тэ *01Г 03 е
num.. .L.. mi III .1LLLLL ,1111111 ‘
u г) ... . s- Ьз Ь. ь.. S.... * —
экспоненциальному закону, один — спадающей экспонентой, другой — нарастающей. Принцип действия этого устройства поясняется временными диаграммами, приведенными на рис. ЗЛО. Как видно из этих диаграмм, значение контролируемого параметра равно временному интервалу от момента перемены фазы между сигналами первого опорного и измерительного каналов и до момента перемены фазы фотоэлектрического сигнала между вторым опорным и измерительным каналами.
Появление СИД с различными спектрами излучения в видимом диапазоне позволило создать простые многоволновые многоканальные устройства для контроля цветовых параметров твердых и жидких веществ и материалов. Примером такого устройства может служить колориметр, схема которого приведена на рис. 3.11 [63]. Прибор содержит кювету, в которую вводятся: контролируемый объект КО; осветительный блок с несколькими источниками света (СИД), излучающими в видимой области спектра; приемный блок с несколькими фотоприемниками, каждый из которых соответствует отдельному источнику света.
На рис. 3.11,а изображена схема включения одного канала излучателя с фотоприемником. Конструктивно СИД и фотоприемники расположены, как показано на рис. 3.11,6.
Рис 3.11. Схема колориметра (а) и расположение светоизлучающих диодов и фотоприеминков (б)
63
Следует отметить, что применение СИД в качестве источников анализирующего излучения открывает широкие возможности в разработке миниатюрных датчиков и измерительных устройств для контроля различных физических параметров. Эти устройства могут найти применение во многих областях народного хозяйства, а также при разработке роботов.
3.4. СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЕ ДИОДЫ В УСТРОЙСТВАХ
МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И КАЛИБРОВКИ
В настоящее время СИД находят широкое применение в метрологии при создании стабильных излучателей для контроля параметров элементов и систем.
В области энергетической фотометрии средств метрологического обеспечения измерений лучистого потока и освещенности сталкиваются с необходимостью градуировки и калибровки данных средств измерений. Особенно актуальна эта задача для УФ- и ИК-областей спектра.
Наличие у СИД таких положительных свойств, как высокая стабильность излучения, длительный срок службы, малые размеры, малая ширина спектра излучения (квазимонохроматичность), простота управления интенсивностью излучения путем изменения тока, дают возможность их использования в метрологическом обеспечении в качестве эталонной или образцовой меры лучистого потока.
Единицу лучистого потока светодиода можно определить косвенным методом путем определения разности между подводимой к СИД электрической мощностью и мощностью, превращаемой в тепловую [65]:
P = u UB-S7'U1-G,
где /п, Uп — ток в прямом направлении и напряжение на СИД; ST — чувствительность термопреобразователя; Unr — ЭДС тер-мопреобразователя; G — систематическая погрешность из-за неэквивалентного действия на термопреобразователь электрической мощности светодиода.
При испытаниях термопреобразователя с различными экземплярами СИД систематическая погрешность не превышала 1,4%.
Размер единицы лучистого потока от одного калиброванного СИД к другому (калибруемому) передается с помощью фотометрического шара диаметром 200 мм методом фотометрического сличения. На рис. 3.12 приведена схема измерительной установки [65]. Для компенсации темнового тока фотодиода его включают в электрический мост, в другом плече которого находится фото диод. Добиваются полной компенсации темнового тока, изменяя сопротивление в цепи компенсационного СИД. В диагональ моете включен цифровой вольтметр ВК2-20.
Передача лучистой энергии осуществляется следующим образом. При прямом направлении тока через калиброванный СИД и
54
Рис. 3.12. Схема измерительной установки для калибровки светоизлучающих диодов:
1 — датчик термопреобразователя; 2 — фотометрический шар; ФД1 — измерительный фотодиод; ФД2 — компенсационный фотодиод; СД2 — светоизлучающий днод, подсвечивающий компенсационный фотодиод; У1199, У1136 — источники тока; Р345, Р321, РЗ13 — магазины •сопротивлений; ВК2-20 — цифровой вольтметр
снятой заглушке термопреобразователя одновременно измеряют ток, напряжение на СИД и ток фотодиода. Затем включают калибруемый СИД и подбирают проходящий через него ток, при котором ток фотодиода достигает прежнего значения. При этом поток излучения калибруемого СИД
Р’ = Р +Gcn + GnP,
U фд
где UфД, U'фд — напряжение на фотодиоде в первом и втором случаях; Gcn, Gnр — систематические погрешности измерений, связанные с различием спектров излучения сличаемых СИД и их пространственного разделения излучения соответственно.
Следует отметить, что при использовании СИД для калибровки первичных измерительных преобразователей необходимо обеспечить температурную и временную стабилизацию интенсивности излучения, которую можно осуществить методами, описанными в гл. 1.
