Оптоэлектронные и квантовые приборы и устройства. Энергетический расчет пирометра (фотометра)
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ЧитГУ)
Кафедра физики и техники связи
Курсовой проект
Оптоэлектронные и квантовые приборы и устройства
Энергетический расчет пирометра (фотометра)
Чита 2011
Содержание
Содержание
Введение
. Исходные данные на проектирование
. Оптоэлектроника как наука
. История оптоэлектроники
. Свойства и характеристики оптического излучения
. Источники излучения
. Расчет потока излучения, падающего на фоточувствительный элемент ПОИ
. Расчет интегральной чувствительности ПОИ к излучению ИИ
.1 Построение графиков
.2 Расчет коэффициентов использования паспортного и заданного ПОИ
. Расчет амплитуды переменной составляющей сигнала и величины постоянной составляющей тока на выходе ПОИ
. Расчет напряжения и тока шума ПОИ в заданной полосе частот электронного тракта
. Расчет порога чувствительности и обнаружительной способности ПОИ по отношению к излучению заданного ИИ
. Расчет основных составляющих шумовой погрешности ОЭП и отношения сигнал/шум в заданной полосе частот электронного тракта39
. Сводные результаты расчетов
Заключение
Список использованных источников
Введение
Данный курсовой проект представляет расчет потока излучения, поступающего на приемник оптического излучения для схемы пирометра.
Принцип действия пирометров основан на измерении мощности теплового излучения непрозрачных тел, в инфракрасном диапазоне спектра. Для точного измерения температур различных нагретых поверхностей необходимо ввести коэффициент излучения. У различных материалов коэффициент излучения отличается и определен. Для того чтобы ввести коэффициент в пирометр, достаточно посмотреть его в таблице коэффициентов излучения.
К основным элементам оптоэлектронных устройств относятся источники излучения (некогерентного или когерентного), оптические среды и приемники излучения. Эти элементы в разных устройствах применяются как в виде различных комбинаций, так и виде автономных устройств и узлов с самостоятельными частными задачами. Оптоэлектроника отличается от вакуумной и полупроводниковой электроники наличием в цепи сигнала оптического звена (оптической связи). Поэтому достоинства оптоэлектроники определяются, в первую очередь, преимуществами оптической связи по сравнению с электрической, а так же теми возможностями, которые открываются в результате использования разнообразных физических явлений, обусловленных взаимодействием излучения с веществом. Оптоэлектроника синтезирует достижения ряда областей науки и техники: полупроводниковой электроники, квантовой электроники, физики фотоэлектронных приборов, электрооптики, нелинейной оптики, волоконной оптики, голографии, ИК техники и светотехники.
В курсовой работе выполнены следующие расчеты:
1.Рассчитан поток излучения, падающий на фоточувствительный элемент ПОИ при заданных параметрах оптической системы ОЭП.
2.Рассчитана интегральная токовая или вольтовая чувствительность заданного ПОИ к излучению заданного ИИ в энергетических величинах (А/Вт, В/Вт).
.Рассчитана амплитуда переменной составляющей сигнала и величину постоянной составляющей тока на выходе ПОИ.
4.Рассчитано напряжение или ток шума ПОИ в заданной полосе частот электронного тракта.
5.Рассчитан порог чувствительности или обнаружительная способность ПОИ по отношению к излучению заданного ТТ на основании имеющихся справочных данных.
.Рассчитаны основные составляющие шумовой погрешности и отношение сигнал/шум в заданной полосе частот электронного тракта.
1. Исходные данные на проектирование
В курсовом проекте рассматривается оптическая система: источник излучения (ИИ) удален на значительное расстояние (рисунок 1), приемное устройство состоит из объектива Об2, расположенного в его фокальной плоскости модулятора (М) и приемника оптического излучения (ПОИ).
Для упрощения расчетов коэффициент пропускания среды и оптической системы считаем не зависящим от длины волны: .
Частоту модуляции потока излучения заданного ИИ и эффективную шумовую полосу частот электронного тракта приемного устройства считаем равными: для тепловых ПОИ =12 Гц и =2 Гц.
Рисунок 1 - Структурная схема пирометра (фотометра): ИИ - удаленный источник излучения; - площадь излучающей поверхности ИИ; Об2 - объектив; ПОИ - приемник оптического излучения; М - модулятор; - заднее фокусное расстояние объектива; - расстояние между ИИ и приемным устройством (); - диаметр входного зрачка объектива Об2
Исходные данные на проект:
1.Источник излучения: черное тело с температурой 2000 К;
2.Приемник оптического излучения: ФР1-3;
.Заднее фокусное расстояние объектива: 110 мм;
.Диаметр входного зрачка объектива Об2: 50 мм;
.Расстояние между ИИ и приемным устройством: 28 м;
.Диаметр излучающей поверхности: 250 мм.
2. Оптоэлектроника как наука
Электроника - наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используетс?/p>