Волоконно-оптические датчики с волокном в качестве линии передачи

Лекция 22

Задачи

1. Определить порог чувствительности ПРОМ на основе германиевого диода с параметрами С =1 пФ; η =0,5; λ =1,3 мкм для приема аналогового оптического сигнала при скорости передачи В =150 Мбит/с, с коэффициентом шума предусилителя F_Ш =4 при температуре Т =300 К, т =1

2. Определить порог чувствительности ПРОМ на основе германиевого диода с параметрами С =0,8 пФ; η =0,8; λ =1,55 мкм для приема аналогового оптического сигнала при скорости передачи В =500 Мбит/с, с коэффициентом шума предусилителя F_Ш =4 при температуре Т =350 К, т =0,8

3. Определить порог чувствительности ПРОМ ЦВОСП на волне оптического излучения λ =0,85 мкм при скорости передачи В =5∙10⁸ бит/с, вероятности ошибки не хуже р _ош =10^-9, фотодетектор ПРОМ выполнен на основе р-i-п ФД, квантовая эффективность которого не хуже η =0,8, а полная емкость С=2∙10^-12 Ф. Коэффициент шума усиления ПРОМ F_Ш =5, расчетная температура Т =300 К

4. Определить порог чувствительности ПРОМ ЦВОСП на волне оптического излучения λ =1,55 мкм при скорости передачи В =2∙10⁸ бит/с, вероятности ошибки не хуже р _ош =10^-9, фотодетектор ПРОМ выполнен на основеЛФД с коэффициентом лавинного умножения М =80, квантовая эффективность которого не хуже η =0,8, а полная емкость С=20 пф. Коэффициент шума усиления ПРОМ F_Ш =6, расчетная температура Т =300 К.

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ (часть 1)

Волоконно-оптические датчики по характеру использования оптического волокна, делятся на два типа: 1) датчики, в которых волокно служит только для передачи сигналов; 2) датчики, в которых волокно является собственно чувствительным элементом. Рассмотрим волоконно-оптические датчики первого типа. Они чувствительны к температуре, давлению, вибрации, электрическому и магнитному полю, скорости, составу газа, уровню жидкости и т. д.

Волоконно-оптические датчики, в которых оптическое волокно служит линией для распространения света, можно разделить на датчики с оптическим преобразователем и датчики с оптическим зондом.

Датчики с оптическим преобразователем (рис. 22.1, а) представляют собой систему, содержащую какой-либо оптический материал или чувствительный к механическому воздействию оптический элемент, преобразующий изменение параметров внешней среды в изменение параметров светового луча. Преобразователь помещен между торцами передающего и приемного оптического волокна. Применяются главным образом многомодовые волокна и пучки волокон. В качестве источника света здесь чаще всего используются светодиоды с малыми шумами, а в качестве детектора света - p-i-n -фотодиоды, обладающие термостабильными характеристиками. Датчики этой системы обычно просты по конструкции и, как правило, высоконадежны.

Схема датчика с зондом из оптического волокна приведена на рис. 22.1, б. Здесь световая информация, излучаемая, отраженная или рассеянная объектом измерения, выделяется с помощью сенсорной головки, состоящей из соответствующего объектива и оптического волокна, и поступает в световой детектор. Используются разнообразные оптические волокна (одномодовые, многомодовые), а также волоконные пучки. В качестве источника света в зависимости от типа датчика применяется лазер или светодиод. Волоконно-оптические датчики этого типа отличаются высокой чувствительностью и обычно применяются в области бесконтактных измерений.

Измеряемым объектом может модулироваться интенсивность света, его поляризация, частота, фаза и любой из этих видов модуляции может применяться в волоконно-оптическом датчике.

Дата добавления: 2014-01-15