Измеритель мощности излучения
Иллюстрации
Реферат
ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕ НИЯ, содержащий основные фотодетектор и усилитель, соединеншле последовательно , и индикатс р, отличающийся теМ:, что,, с целью повышения точности измерения и расширения динамического диапазона, в него, введены последовательно соединенные источник эталонного напряжения , сумматор напряжений, усилитель тока, вспомогательный излучатель, а также вспомогательный фотодетектогр , два волоконно-оптически.х жгута, вычислительное устройство, устройство управления и пять ключей, при этом первый ключ установлен между выходом источника эталонного напряжения и первым входом сумматора напряжений , второй вход которого соединен через второй и третий ключи с выходом основного усилителя, вход вычислительного устройств;а соединен через второй ключс выходом основного усилителя , через третий ключ - с вторым входом сумматора напряжений, через четвертый ключ - с выходом вспсялога-, тельного фотодетектора, через пятый ключ-с выходом источника эталонного « напряжения,управляющие входы всех ключей подключены к устройству управления , кроме того, выход вспомогатель-тного излучателя; с помощью, первого волоконно-оптического жгута соединен с входом основного фотодетектора, а с помощью второго волоконно-оптичег ского жгута - с входом вспомогательного .
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
<19) (l1) А
3(59 0 01 4 5/30т 0 01 7 1 36
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3459939/18-25 (22) 30. 06. 82 (46 ) 15. 07. 84. Бюл. Р 26 (72 ) M. И. Ермохин (53) 535. 243:621(088. 8) (56 ) 1. Измеритель мощности, оптически НМО-2. Техническое описание.
Изготовитель — завод "Эталон", Волгоград.
2. Minegime J, Tonge, »nd Fujwara Н. High-Senit ivity optical power
meter for f iber-optic applications
"Fugtsn. Scient, and Techn,", 1978, 14, М 2, 63-85 (прототип ) . (54) (57 ) ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий основные фотодетекTDp и усилитель, соединенные последовательно, и индикатор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения динамического диапазона, в него введены последовательно соединенные источник эталонного напряже- ния, сумматор напряжений, усилитель тока вспомогательный излучатель, а также вспомогательный фотодетектор,. два волоконно-оптических жгута, вычислительное устройство, устройст во управления и пять ключей, при этом первый ключ установлен между выходом источника эталонного напряжения и первым входом сумматора напряжений, второй вход которого соединен через второй и третий ключи с выходом основного усилителя, вход вычислительного устройства соединен через второй ключ с выходом основного усилителя, через третий ключ — с вторым входом сумматора напряжений, через четвертый ключ — с выходом вспомогательного фотодетектора, через пятый ключ-с выходом источника э талонного g напряжения, управляющие входы всех ключей подключены к устройству управления, кроме того, выход вспомогатель. psigj ного излучателя с помощью первого волоконно-оптического жгута соединен с входом основного фотодетектора, а с помощью второго волоконно-оптического жгута — с входом вспомогатель1103087
Все ключи переключателя от блока .управления, обеспечивающего совместно с вычислительным устройством вычисление измеряемой величины мощности излучения Р„ по алгоритму
60 (20„0г-30„0ь-20„-U q+UgUq>U U4)U g
Р-—
5ьсп (" 4 2Ug Ug) U3
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к сред-. ствам измерения параметров лазеров.
Известен измеритель мощности излу чения, используемый для измерения абсолютного уровня излучения (1) .
Недостатком данного измерителя является большая инерционность.
Наиболее близким к изобретению техническим решением является измеритель мощности излучения, содержащий основные фотодетекторы и усилитель, соединенные последовательно, и индикатор P2) .
Однако динамический диапазон и точность этого измерителя ограничива-15 ются нелинейностью характеристик преобразования фотодетектора, нестабильностью параметров схемы.
Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение ди- 20 намического диапазона.
Указанная цель достигается тем, что в измеритель, содержащий основные фотодетектор и усилитель, соеди- . ненные последовательно, и индикатор, 25 введены последовательно соединенные источник эталонного напряжения, сумматор напряжений, усилитель тока, вспомогательный излучатель, а также вспомогательный фотодетектор, два во-30 локонно-оптических жгута, вычислительное устройство, устройство управления и пять ключей, при этом первый ключ установлен, между выходом источника эталонного напряжения и первым 35 входом сумматора напряжений, второй вход которого соединен через второй и третий ключи с выходом основного усилителя, вход вычислительного устройства соединен через второй ключ 40 с выходом основного, усилителя, через третий ключ — с вторым входом суммато ра напряжений, через четвертый ключ — с выходом вспомогательного фотодетектора, через пятый ключ — с выходом источника эталонного напряжения, управляющие входы всех ключей подключены к устройству управления, кроме того, выход вспомогательного излучателя с помощью первого волоконно-оптического жгута соединен с входом основного фотодетектора, а с по-. мощью второго волоконно-оптического жгута — с входом вспомогательного излучателя.
55 где 5 „- коэффициент преобразования мощности излучения в напря, жение на выходе вспомогательного фотодетектора, В/Вт; напряжение на входе вычис-. лительного устройства, Вт.
Индекс при " определяется положением ключей в соответствии с приведенной ниже таблицей.
Положение ключей
Напряжение
1 2 3 4 5
U(P 3 Р Р
Р 3 3 Р
Р P P P 3
U3
3 3 3 P
3 Р P 3
П р и м е ч а н и е. 3 — ключ замк нут, P — ключ разомкнут.
На чертеже представлена блоксхема измерителя мощности излучения.
Измеритель содержит пять ключей
1-5, основные фотодетектор 6 и усилитель 7. Источник эталонного напряжения 8, ключ 1, сумматор напряжения 9, на второй вход которого сигнал подается с выхода основного усилителя 7 через ключи 2 и 3, усилитель тока 10 и вспомогательный излучатель 11 соединены последовательно с помощью первого волоконно-оптического жгута
12, вспомогательный излучатель 11 соединен с основным фотодетектором б и с помощью второго волоконно-оптического жгута 13 с вспомогательным фотодетектором 11, сигнал с которого через ключ 4 подается на. вычислительное устройство 15. Выход вычислительного устройства 15 соединен с индикатором 16, а его вход через ключ 2 с выходом основного усилителя 7, а через. ключ 5 с источником эталонного напряжения 8. Все ключи переключаются от блока управления 17, соединенного с вычислительным устройством 15.
Измеритель работает следующим образом.
В вычислительном устройстве 15 запоминаются результаты пяти циклов измерения, обеспечиваемых соответствующей коммутацией ключей, переключаемых блоком управления 17.
Первый цикл. Ключ 2 замкнут, остальные разомкнуты. На входе вычис1103087
Составитель В. Мотягин
Редактор М.Товтин Техред Т. Маточка Корректор А, Ференц
Заказ 4943/30 Тираж 823 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4 лительного устройства 15 действует напряжение 0 равное
Рм(н 3 ь (2) где .Р„. — измеряемое значейие мощности излучения; бн — номинальное значение коэффициента преобразования мощности излучения в напряжение на,выходе основного усилителя 7;
10 Б — мультипликативная погрешность преобразования основных фотодетектора 6 и усилителя 7;
6 — аддитивная погрешность.
Второй цикл. Ключи 2 и 3 замкнуты, остальные разомкнуты. На вход основного фотодетектора 6 от вспомогатель-. ного излучателя 11 через первый волоконно — оптический жгут 12 подается . 20 эталонное излучение мощностью Р равной
P =U,(„, где ц — номинальный коэффициент преобразования напряжения 25 на входе сумматора напряжения 9 в мощность излучения на выходе первого волоконно-оптического жгута 12; 30
Ь Р вЂ” мул ь типли к ат ив на я погрешность преобразования сумматора напряжения 9, усилителя тока 10, вспомогательного излучателя 11 и перво-35 го волоконно-оптического жгута 12.
При этом напряжение на входе вычислительного устройства 15 равно
U =0 0,(5 +ь,1(р„ ьф a,, Третий цикл. Ключ 5 замкнут,остальные разомкнуты. На вход вычислительного устройства 15 подается напряжение U источника эталонного напряжения 8
Четвертый цикл. Ключи 1-3 замкнуты, остальные разомкнуты. На вход осйовного фотодетектора 6 подается эталонное излучение мощностью Р. равной, P,"=(U >U („ д„
При этом, напряжение 04 на входе вычислительного устройства 15 равно
U4 (2 (01 03 (н з ((ц+Ьр)+Й
Пятый цикл. Ключи 1 и 4 замкнуты, остальные разомкнуты. На вход фотодетектора подается эталонное излуче (! ние мощностью Р, равное ;=Н (Н„ ь 1 (8)
Предположим, что в первый и второй жгуты вводится одинаковая мощность излучения, а жгуты идентйчны.
При этом, напряжение Ug на входе вычислительного устройства 15 равно
Us-0.(P-- 5ÄÄ, где 5 „- коэффициент преобразования мощности излучения в напряжение на выходе вспомогательного фотодетектора 14..
Решением полученной системы управ" лений является выражение (1).
Вычислительное устройство обеспечивает вычисление измеряемой величины по алгоритму (1) .
Как видно из последнего выражения рассчитанная величина Р не зависит от Мультипликативных (g+ g >) и адци6т тивных (а) погрещностей схемы.
Устройство позволяет производить измерения мощности излучения в динамическом диапазоне 70-90 дБ с погрешностью не более 0,05-0,1Ъ.