ФП — детектор модулированного излучения. Возможность детектирования малоинерционными ФП модулированного когерентного излучения используется с целью повышения помехоустойчивости высокочувствительной лазерной интерферометрическои аппаратуры при использовании ее в производственных условиях. В аппаратуре применен гетеродинный принцип. Вместо смещения двух лучей света одной частоты применен лазер, генерирующий на двух частотах. В установке осуществляется смешение световых лучей с двумя разными частотами. Возникающая в результате этого интерференцион-
57
ная картина, состоящая из чередующихся темных и светлых полос, трансформируется ФП в электрический сигнал.
Преимущество таких двухчастотных систем заключается в том, что информация передается с помощью сигналов переменного тока, что исключает влияние вариаций уровня постоянного сигнала помехи на входе.
Один ФП регистрирует интерференционную картину, возникающую в результате смешения отраженного от отражателя измерительного луча со второй частотой или частотой гетеродина. Второй ФП
контролирует интерференционную картину до разделения путей, проходимых светом, и со-
_-^------------LqI--------_4р------- здает опорный сигнал, харак
Ч(3 _>J / •*• теризующий картину полос при
пулевом смешении. Сигнал от Рис. 40. Схема прецизионных ве- обоих ФП постУпают в соот-ссв с фотоприемником и свето- ветствующее устройство, вы-диолом дающее информацию о величи-
# ' не и направлении смешений.
/. 2 — фотоприемники; 3 —светодиод, Ппи Аптпгмршрнии пплиргг An 4 -ось весов; 5 —подвижная диа-нри фОТОСМешени-И процесс фО-
фрагма. тодетектирования ФП эквива-
лентен детектированию света, прерываемого извне с частотой, равной разности двух генерируемых лазером частот. Квантовая эффективность и частотные характеристики ФП в связи с этим будут полностью обусловливаться факторами, изложенными в первом разделе. Предельная чувствительность фотосмесительного ФП, работающего при высоких частотах, может быть обеспечена, если он будет рассчитан на подавление теплового шума своего последовательного сопротивления.
Измеритель скорости воздушного потока. В устойстве измерения скорости воздушных потоков последняя вычисляется по числу оборотов крыльчатки, которые фиксируются при помощи бесконтактного датчика импульсов. Датчик состоит из источника излучения, диска с прорезями и ФП. При вращении скрепленного с крыльчаткой диска с прорезями, прерывающего падающий на ФП луч света, в соответствии со скоростью вращения крыльчатки в секунду вырабатывается до 1000 прямоугольных импульсов напряжения с амплитудой, достигающей 4 В. Скорость воздушного потока подсчитывается по числу импульсов за фиксированный интервал времени.
Контрольные устройства. Весьма разнообразна возможность использования ФП в различного рода контрольных устройствах.
С помощью двух ФП (/, 2) и СД (3) можно точно фиксировать разбаланс прецизионных весов (рис. 40). Вследствие разницы в массе содержимого чашей весов ось 4 поворачивается относительно точек опоры. Подвижная диафрагма 5 связана с осью и вращается одновременно с ней. При перемещении диафрагмы относительно равновесного положения изменяется режим облученности ФП, в результате чего появится разбаланс мостовой схемы, фиксируемый измерительным прибором. Изменяя расстояние плоскости диафрагмы относительно СД и ФП, можно варьировать разрешающей способностью весов. При приближении диафрагмы к ФП точность загрубляется и, наоборот, при расположении диафрагмы ближе к СД — повышается. Высокая чувствительность ФЭП к небольшим изменениям интенсивности света используется для измерения толщины металлических пленок в процессе их вакуумного напыления [44]. При попадании
58
овета от раскалившейся спирали распылителя на ФЭП в его выходной цепи появляется электрический ток. В процессе разогрева спирали фототек увеличивается в соответствии с возрастанием светового потока. После начала испарения металла, осаждающегося на поверхности ФЭП, фототок по мере увеличения слоя пленки падает пропорционально его толщине. Проведя калибровку толщины напыляемой-пленки от величины фототока для каждого сочетания испаряемого материала, типа ФЭП, источника света и режима напыления можно точно управлять процессом. Фотопреобразователь без труда можно встраивать в установки для осаждения пленок либо размещать позади или рядом с подложкой, подключив выводы к соответствующему вакуумному вводу. Он также может работать в высоковакуумной аппаратуре и допускает прогрев системы до 400—500°С без заметного ухудшения параметров. Подобная система легко поддается автоматизации. Измерение выходного тока может быть осуществлено простейшим измери-
Капля
Счетчик импульсоб
Рис. 41. Схема фотосчетчика капель.
/ — светодиод; 2 — канал для капель; 3 — фотоприемник.
тельным прибором.
На рис. 41 .представлена схема фотосчетчика капель. Принцип его работы столь прост, что не нуждается в пояснении. На аналогичном принципе могут работать различные измерители и регуляторы уровня, а также манометры [12].
В основе устройства для сортировки изделий лежит считыватель двоичного кода, в котором источником излучения служит СД из GaAs с максимумом излучения 0,950 мкм, а приемником — кремниевый ФП. Система предназначена для считывания черных и белых отметок цифрового кода на упакованных деталях, сходящих с конвейера. Светодиод на частоте 1,5 кГц генерирует импульсы длительностью 10 мке и мощностью 150 мВт. До маркировочного знака через оптическую фокусирующую систему проходит примерно 1 мВт. На единицу поверхности маркировочного знака за время его прохождения мимо луча попадает примерно 20 импульсов. Если этот знак черный, то излучение поглощается, а если белый, то значительная часть излучения рассеивается обратно в широком угле и фиксируется установленным соответственным образом кремниевым ФП. Окружащий свет не мешает считыванию, так как для отсечки видимого излучения применен светофильтр. Система с ФП способна работать при окружающей засветке, суммарный уровень которой в 150 раз превышает уровень сигнала информации. Маркировочный знак имеет двухрядную конфигурацию. Белое над черным равно двоичной 1, а черное над белым соответствует двоичному 0. Импульсный режим работы СД обеспечивает достаточную мощность излучения и позволяет избавиться от окружающей ЙК-помехи, вносящей постоянную составляющую. Система функционирует лучше, если кремниевые ФП работают на линейном участке их характеристик чувствительности.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.