Влияние температуры на фазовую задержку сигнала модуляции в оптическом локаторе
Проведение исследования влияния температуры на точность лазерного измерителя дальности. Возможные причины температурной нестабильности и способы ее уменьшения. Основная характеристика необходимости увеличения проходимого пути фотонов в резонаторе.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.11.2018 |
| Размер файла | 45,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Институт радиотехники и электроники РАН
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ФАЗОВУЮ ЗАДЕРЖКУ СИГНАЛА МОДУЛЯЦИИ В ОПТИЧЕСКОМ ЛОКАТОРЕ
В.И. Григорьевский
А.А. Личманов
В работе приводятся результаты экспериментального исследования влияния температуры на точность лазерного измерителя дальности. Показано, что зависимость измеренной дальности от температуры полупроводникового лазера на порядок сильнее, чем от температуры лавинного фотодиода. Существует область температур, где зависимость дальности от температуры небольшая. Приводятся возможные причины температурной нестабильности и способы ее уменьшения.
Для построения точных лазерных измерительных систем таких, например, как лазерные измерители скорости или перемещения используют высокочастотную модуляцию света лазерных источников. По результатам замера фазовой задержки сигнала модуляции до цели и обратно судят об измеряемой величине. Для высокоточных лазерных измерительных систем необходима точность измерения перемещения лучше 1 мм при дальностях до цели 1- 1000 м.[1]. Однако для достижения таких точностей помимо высокой чувствительности прибора необходимо обеспечить и хорошую повторяемость результатов, то есть хорошую временную стабильность, которая, в первую очередь, зависит от температурных дрейфов.
В данной статье приводятся результаты измерения влияния температурных дрейфов полупроводникового лазера и фотоприемника (на основе лавинного фотодиода) на погрешность измерения расстояния лазерным локатором. Схема экспериментальной установки показана на рис.1.
Полупроводниковый лазер модулировался сигналом 900 МГц и его излучение направлялось на мишень, расположенную на расстоянии 1 м от излучателя .Сигналы с фотоприемника и смесителя после гетеродинирования сравнивались по фазе в фазометре и обрабатывались в компьютере после аналого-цифрового преобразователя (а.ц.п.),где фаза пересчитывалась в расстояние. температура лазерный измеритель фотон
Сначала нагреванию подвергался только лазер, причем температура его измерялась с помощью калиброванного термосопротивления, установленного на корпусе лазера. Результаты измерений представлены на рис.2.
Из графика видно, что изменение дальности на 15 мм достигается уже при прогреве лазера на 15 град. Однако существует область в районе 30 град,где изменения дальности незначительны и составляют единицы миллиметров на 2-3 град. В этой области существенно снижаются требования к термостабилизации лазерного источника. Такое поведение температурной зависимости фазовой задержки модуляции можно объяснить, по-видимому, тем, что увеличение температуры от 20 до 30 град ведет к росту порогового тока накачки лазера , существенному снижению инжектированных носителей заряда в активную область лазера и снижению вследствие этого высвечиваемых фотонов. Уменьшение фотонов приводит к необходимости увеличения проходимого ими пути в резонаторе, чтобы обеспечить индуцируемое излучение и тем самым увеличивается фазовая задержка света от начала процесса модуляции до момента прихода на фотоприемник. Измеряемое расстояние при этом растет. Дальнейшее увеличение температуры приводит к уменьшению измеряемого расстояния. К причинам такого уменьшения может приводить ряд факторов: например, увеличение подвижности носителей и убыстрение процессов рекомбинации, замедление роста порогового тока, уменьшение показателя преломления активной области лазера и, вероятно, некоторые другие факторы.
Для исследования зависимости дальности до мишени от температуры фотоприемника использовалась та же установка, рис.1,но нагревался лишь фотоприемник. Зависимость расстояния от температуры при этом представлена на рис.3.
Видно, что с ростом температуры измеряемая дальность монотонно растет, однако этот рост незначителен. Такое поведение может объясняться тем фактом, что с ростом температуры заметно падает коэффициент лавинного умножения фотоприемника. Поэтому при данной мощности падающего на фотоприемник излучения количество образующихся носителей уменьшается [2] и, следовательно, увеличивается время образования лавинного отклика фотоприемника на падающее световое излучение.
Таким образом, проведенные измерения показали существенную зависимость измеряемой дальности лазерным локатором от температуры окружающей среды. Причем зависимость дальности от температуры лазера на порядок больше , чем зависимость дальности от температуры фотоприемника. В области температур от 19-30 град измеренная дальность увеличивается, а в области 30-35 град уменьшается. Существует область в районе 30 град, где зависимость от температуры невелика. Именно в этой области целесообразно термостатировать приемо-передающий блок для достижения точности измерений 1 мм. Для достижения точностей лучше 1 мм наряду с термостабилизацией необходима к тому же тщательная стабилизация мощности лазера по встроенному в лазер фотодиоду обратной связи.
Литература
1. Применение лазеров. Под ред. В. П. Тычинского. Издательство Мир, M.,1978 г.
2. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. Под ред. И. И. Гроднева и др. Справочник., Радио и связь,1993 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Оценка влияния атмосферной термической неоднородности на атомное поглощение электромагнитного излучения. Основные сведения о спектроскопии. Эффекты Зеемана и Штарка. Профиль атомного поглощения в условиях градиента температуры. Канал передачи данных.
дипломная работа [610,6 K], добавлен 21.04.2016Импульсный метод измерения дальности и частоты сигнала. Оценка амплитуды детерминированного сигнала. Потенциальная точность измерения угловых координат. Задача нелинейной фильтрации параметров сигнала. Оптимальная импульсная характеристика фильтра.
реферат [679,1 K], добавлен 13.10.2013Анализ модели температуры в радиально бесконечном пласте. Моделирование давления и температуры сигнала, связанного с переменной скоростью. Определение сигнала температуры отдельного слоя связанного с постоянной скоростью добычи слабо сжимаемой жидкости.
курсовая работа [770,7 K], добавлен 20.02.2021Последствия уменьшения скорости молекул в веществе. Понятие абсолютного нуля температуры. Температуры некоторых жидких газов. История изобретения сосудов Дюара. Основные проблемы, решаемые Криогенной физикой. Недостижимость абсолютного нуля температуры.
презентация [1,2 M], добавлен 20.05.2011Приведены результаты исследования влияния температуры на интенсивность и кинетику сенсибилизированной фосфоресценции трифенилена в Н-декане в интервале от 77 до 150 К в необезгаженном и обезгаженном твердых растворах.
статья [10,2 K], добавлен 22.07.2007Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.
контрольная работа [397,9 K], добавлен 18.03.2013Проведение экспериментального исследования по определению зависимости изменения сопротивления медного проводника от повышения температуры. Построение графической зависимости этих величин. Табличные значения термических коэффициентов других проводников.
презентация [257,5 K], добавлен 18.09.2013Методы получения температуры между нулем и нормальной точкой кипения жидкого воздуха, ниже нормальной точки кипения. Определение влияния теплопроводности подводящих и пути его снижения. Теплопроводность различных сплавов при низких температурах.
реферат [300,2 K], добавлен 28.09.2009История и основное энергетическое понятие фотометрии; визуальные и физические методы. Разработка оптико-механической схемы лазерного измерителя скорости на основе спекл-полей; расчет оптических параметров, чувствительности; описание установки в динамике.
курсовая работа [123,9 K], добавлен 19.05.2013Определение мощности лазерного излучения, подаваемого на образец. Вычисление размеров лазерного пучка на образце. Разработка системы измерения мощности излучения и длительности лазерного импульса, системы измерения температуры в зависимости от времени.
лабораторная работа [503,2 K], добавлен 11.07.2015Определение зависимости изменения температуры масла от температуры окружающей среды при номинальной нагрузке. Проведение расчета системы обеспечения микроклимата ячеек комплектного распределительного устройства 6-10 кВ, смонтированного в отдельных шкафах.
методичка [241,9 K], добавлен 01.05.2010Причины отказа от использования закрытых резонаторов в оптическом диапазоне. Типы колебаний, для которых потери минимальны. Радиусы кривизны поверхностей зеркал. Моды резонатора, их виды. Изменение интенсивности излучения при распространении в резонаторе.
презентация [143,6 K], добавлен 19.02.2014Понятие сверхпроводников и их отличия. Основные моменты их окрытия и исследования. Особенности поведения сопротивления в зависимости от температуры. Определение критической температуры и магнитного поля. Классификация и примеры сверхпроводников.
презентация [0 b], добавлен 12.03.2013Измерение расхода пара по методу переменного перепада давления. Расчет диафрагмы, температуры пара и элементов потенциометрической схемы. Оценка точности передачи сигнала измерительного компонента. Выбор воспринимающих элементов и вторичных приборов.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 04.12.2011Измерение температуры с помощью мостовой схемы. Разработка функциональной схемы измерения температуры с применением термометра сопротивления. Реализация математической модели четырехпроводной схемы измерения температуры с использованием источника тока.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 19.09.2019Тушение возбужденных состояний примесных молекул в твердых растворах органических соединений. Особенности температурной зависимости параметров сенсибилизированной фосфоресценции примесных молекул в замороженных н-парафинах.
диссертация [410,5 K], добавлен 13.03.2007Конструкции и механический расчет проводов и грозозащитных тросов. Расчетные климатические условия, ветровые и гололедные нагрузки, влияние температуры. Определение значения напряжений и стрел провеса провода. Расчет критической температуры для пролета.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 24.12.2014Методика численного решения задач нестационарной теплопроводности. Расчет распределения температуры по сечению балки явным и неявным методами. Начальное распределение температуры в твердом теле (временные граничные условия). Преимущества неявного метода.
реферат [247,8 K], добавлен 18.04.2011Общий вид парогенератора, схема прямоточного. Зависимость температуры пара и температуры первого контура от нагрузки. Влияние внутреннего диаметра навивки. Высота трубной системы, наружный диаметр. Термический, химический, мембранный метод деаэрации.
курсовая работа [570,5 K], добавлен 18.12.2011Определение напряжения на переходе при прямом включении при заданной температуре и заданном токе. Влияние температуры на прямое напряжение при увеличении температуры на указанное число градусов. Сопротивление диода постоянному току при прямом включении.
контрольная работа [2,9 M], добавлен 21.07.2014
