📄Работа №212542
Тема: Метрологическая аттестация приемников оптического излучения
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Электротехника
Объем:
66 листов
Год:
2021
Просмотров:
56
4750
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ПРИЁМНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 10
1.1 Гибридный лавинный фотодиод 10
1.2 Фотоэлектронные умножители 12
1.3 Однофотонные лавинные диоды 14
1.4 Электронно-умножающие устройства с зарядовой связью 16
1.5 Фотодиоды 18
Выводы по главе 1 20
2 МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ АТТЕСТАЦИЯ ПРИЁМНИКОВ
ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 21
2.1 Понятие метрологической аттестации 21
2.2 Методика определения фотоэлектрических параметров,
согласно ГОСТ 17772-88 22
2.2.1 Методика измерения тока ФЭПП 23
2.2.2 Методика измерения темнового сопротивления
ФЭПП 24
2.2.3 Методика измерения статической токовой
чувствительности 25
2.2.4 Измерение ёмкости ФЭПП 25
2.2.5 Методика измерения температуры полного
излучателя и её стабильности 26
2.2.6 Метод определения вольт-амперной
характеристики 27
2.3 Методы измерений основных параметров и характеристик
ФЭУ согласно ГОСТ 25370-82 28
2.3.1 Метод определения области спектральной
чувствительности 28
2.3.2 Метод определения спектральной анодной
чувствительности 29
2.3.3 Метод измерения темнового анодного тока 30
2.3.4 Метод измерения нестабильности ФЭУ в
статическом режиме 31
2.4 Выбор метрологических характеристик для новой методики метрологической аттестации 31
Выводы по главе 2 33
3 СОЗДАНИЕ МЕТОДИКИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ
АТТЕСТАЦИИ ПРИЕМНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ 34
3.1 Операции метрологической аттестации 34
3.2 Средства метрологической аттестации 35
3.3 Требования к квалификации персонала 36
3.4 Требования безопасности 37
3.5 Условия метрологической аттестации 37
3.6 Проведение метрологической аттестации 38
3.6.1 Внешний осмотр 38
3.6.2 Опробование 38
3.6.3 Определение темнового тока 38
3.6.4 Спектральная характеристика чувствительности 39
3.6.5 Переходная характеристика фотодиода 41
3.6.6 Время нарастания и спада переходной
характеристики фотоприёмного устройства 42
3.7 Оформление результатов метрологической аттестации 42
Выводы по главе 3 43
4 ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДИКИ
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ 44
4.1 Опробование 45
4.2 Определение темнового тока 45
4.3 Экспериментальное получение спектральной
характеристики чувствительности приёмника излучения 47
4.3.1 Получение спектральной характеристики при
использовании ламп и монохроматора 47
4.3.2 Получение спектральной характеристики при
использовании светодиодов 51
Выводы по главе 4 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 58
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 61
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 62
ПРИЛОЖЕНИЕ В 63
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 68
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ПРИЁМНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 10
1.1 Гибридный лавинный фотодиод 10
1.2 Фотоэлектронные умножители 12
1.3 Однофотонные лавинные диоды 14
1.4 Электронно-умножающие устройства с зарядовой связью 16
1.5 Фотодиоды 18
Выводы по главе 1 20
2 МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ АТТЕСТАЦИЯ ПРИЁМНИКОВ
ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 21
2.1 Понятие метрологической аттестации 21
2.2 Методика определения фотоэлектрических параметров,
согласно ГОСТ 17772-88 22
2.2.1 Методика измерения тока ФЭПП 23
2.2.2 Методика измерения темнового сопротивления
ФЭПП 24
2.2.3 Методика измерения статической токовой
чувствительности 25
2.2.4 Измерение ёмкости ФЭПП 25
2.2.5 Методика измерения температуры полного
излучателя и её стабильности 26
2.2.6 Метод определения вольт-амперной
характеристики 27
2.3 Методы измерений основных параметров и характеристик
ФЭУ согласно ГОСТ 25370-82 28
2.3.1 Метод определения области спектральной
чувствительности 28
2.3.2 Метод определения спектральной анодной
чувствительности 29
2.3.3 Метод измерения темнового анодного тока 30
2.3.4 Метод измерения нестабильности ФЭУ в
статическом режиме 31
2.4 Выбор метрологических характеристик для новой методики метрологической аттестации 31
Выводы по главе 2 33
3 СОЗДАНИЕ МЕТОДИКИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ
АТТЕСТАЦИИ ПРИЕМНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ 34
3.1 Операции метрологической аттестации 34
3.2 Средства метрологической аттестации 35
3.3 Требования к квалификации персонала 36
3.4 Требования безопасности 37
3.5 Условия метрологической аттестации 37
3.6 Проведение метрологической аттестации 38
3.6.1 Внешний осмотр 38
3.6.2 Опробование 38
3.6.3 Определение темнового тока 38
3.6.4 Спектральная характеристика чувствительности 39
3.6.5 Переходная характеристика фотодиода 41
3.6.6 Время нарастания и спада переходной
характеристики фотоприёмного устройства 42
3.7 Оформление результатов метрологической аттестации 42
Выводы по главе 3 43
4 ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДИКИ
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ 44
4.1 Опробование 45
4.2 Определение темнового тока 45
4.3 Экспериментальное получение спектральной
характеристики чувствительности приёмника излучения 47
4.3.1 Получение спектральной характеристики при
использовании ламп и монохроматора 47
4.3.2 Получение спектральной характеристики при
использовании светодиодов 51
Выводы по главе 4 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 58
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 61
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 62
ПРИЛОЖЕНИЕ В 63
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 68
📖 Аннотация
В данной работе разработана и экспериментально апробирована методика метрологической аттестации приемников оптического излучения на примере фотодиода. Актуальность исследования обусловлена стремительным развитием фотоники как ключевой междисциплинарной области, охватывающей лазерные технологии, оптическую связь и биофотонику, где точность измерений оптических параметров является фундаментальным требованием для создания надежных и эффективных устройств. Основным результатом является создание поэтапной методики, включающей аналитический обзор типов приемников и их метрологических характеристик, выбор аттестуемого датчика (фотодиод ФД-263-01), определение ключевых контролируемых параметров и практическую реализацию процедуры аттестации, подтвердившую ее работоспособность. Научная значимость работы заключается в систематизации подхода к метрологическому обеспечению фотоэлектрических измерений, а практическая – в предоставлении конкретного инструмента для подтверждения соответствия характеристик приемников оптического излучения установленным требованиям, что критически важно для их применения в научных исследованиях и высокотехнологичных отраслях. Теоретической основой послужили работы, посвященные как общим принципам фотоники и метрологии, так и конкретным методикам калибровки, включая исследования в рамках Межведомственной программы по фотонике, нормативный документ РМГ 29-99, а также труды Цикмана И.М. и Беляева Б.И., касающиеся метрологических комплексов для аттестации оптико-электронной аппаратуры.
📖 Введение
Фотоника - это область науки и техники, появившиеся в семидесятых годах двадцатого века после изобретения лазера и лазерного диода. На сегодняшний день, фотоника является перспективной наукой, тесно связанной с генерацией, распространением и управлением потоков фотонов.
В основу науки заложены такие области как физика, волоконная и квантовая оптика, голография, лазерные технологии и остальные дисциплины, в основе которых лежит передача энергии или информации посредством потока фотонов. Развиваясь, фотоника, стала толчком для создания целого ряда высокоэффективных технологий, а также таких подотраслей как биофотоника, оптическая связь, оптоинформатика, оптические производственные технологии и техническое зрение [1].
Фотоника представляет собой научное направление, основными задачами которого являются генерация, транспортировка, развертка и обнаружение физических величин, которые характеризуют оптическое излучение. Помимо этого, фотоника включает изучение оптических компонентов и приборов, лазеров, электронно-оптической аппаратуры и ПО, требуемое для обработки полученной информации [2].
Процессы, которые изучает фотоника, напрямую зависят от измерения оптических параметров и величин, то есть совокупности операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины [3].
По сравнению с аналогами, не использующими фотонные технологии, фотонные приборы обладают рядом преимуществ: имеют меньшую массу, потребляют меньше энергии, работают быстрее и стоят дешевле [4].
Фотонные датчики и приборы допустимо использовать в средах с высоким уровнем радиации, а также применять в медицине, промышленности, под исследовательские цели. Фотонные датчики передают информацию с помощью света, исключают традиционную электрическую связь. Устройства обладают свойствами измерения, передачи и манипулирования потоками фотонов, как правило, через оптическое волокно. Выполнение измерений поддерживается самое разное - давление, температура, расстояние, магнитные поля, условия окружающей среды [5].
Так как фотонные датчики являются измерительными приборами, то, как и любые другие измерительные приборы нуждаются в поверке и метрологической аттестации. Для этого были созданы специальные комплексы: «Камея», «Камелия-М», комплексы «SIRCUS» [6 - 8]. Одним из подобных комплексов является спектрофотометрический комплекс «Корунд-Б», который был разработан совместными усилиями ЮУрГУ и ВНИИОФИ [9].
Поскольку процедура является дорогостоящей и сложной, требующей применения специального оборудования, то для более простых приемников излучения становится актуальной создание экспресс-методки метрологической аттестации, которая позволит в краткие сроки при минимальных затратах оценить работоспособность и возможность применения приёмника излучения в дальнейшем.
Целью данной работы является разработка методики метрологической аттестации приемников оптического излучения. Для достижения указанной цели требуется решить следующие задачи:
1. Обзор существующих приемников оптического излучения, их основных метрологических характеристик.
2. Изучение документации, посвященной метрологической аттестации приемников оптического излучения.
3. Разработка методики поверки и метрологической аттестации приемника оптического излучения.
4. Проведение метрологической аттестации приемника оптического излучения с помощью разработанной методики.
В основу науки заложены такие области как физика, волоконная и квантовая оптика, голография, лазерные технологии и остальные дисциплины, в основе которых лежит передача энергии или информации посредством потока фотонов. Развиваясь, фотоника, стала толчком для создания целого ряда высокоэффективных технологий, а также таких подотраслей как биофотоника, оптическая связь, оптоинформатика, оптические производственные технологии и техническое зрение [1].
Фотоника представляет собой научное направление, основными задачами которого являются генерация, транспортировка, развертка и обнаружение физических величин, которые характеризуют оптическое излучение. Помимо этого, фотоника включает изучение оптических компонентов и приборов, лазеров, электронно-оптической аппаратуры и ПО, требуемое для обработки полученной информации [2].
Процессы, которые изучает фотоника, напрямую зависят от измерения оптических параметров и величин, то есть совокупности операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины [3].
По сравнению с аналогами, не использующими фотонные технологии, фотонные приборы обладают рядом преимуществ: имеют меньшую массу, потребляют меньше энергии, работают быстрее и стоят дешевле [4].
Фотонные датчики и приборы допустимо использовать в средах с высоким уровнем радиации, а также применять в медицине, промышленности, под исследовательские цели. Фотонные датчики передают информацию с помощью света, исключают традиционную электрическую связь. Устройства обладают свойствами измерения, передачи и манипулирования потоками фотонов, как правило, через оптическое волокно. Выполнение измерений поддерживается самое разное - давление, температура, расстояние, магнитные поля, условия окружающей среды [5].
Так как фотонные датчики являются измерительными приборами, то, как и любые другие измерительные приборы нуждаются в поверке и метрологической аттестации. Для этого были созданы специальные комплексы: «Камея», «Камелия-М», комплексы «SIRCUS» [6 - 8]. Одним из подобных комплексов является спектрофотометрический комплекс «Корунд-Б», который был разработан совместными усилиями ЮУрГУ и ВНИИОФИ [9].
Поскольку процедура является дорогостоящей и сложной, требующей применения специального оборудования, то для более простых приемников излучения становится актуальной создание экспресс-методки метрологической аттестации, которая позволит в краткие сроки при минимальных затратах оценить работоспособность и возможность применения приёмника излучения в дальнейшем.
Целью данной работы является разработка методики метрологической аттестации приемников оптического излучения. Для достижения указанной цели требуется решить следующие задачи:
1. Обзор существующих приемников оптического излучения, их основных метрологических характеристик.
2. Изучение документации, посвященной метрологической аттестации приемников оптического излучения.
3. Разработка методики поверки и метрологической аттестации приемника оптического излучения.
4. Проведение метрологической аттестации приемника оптического излучения с помощью разработанной методики.
✅ Заключение
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была создана методика метрологической аттестации приёмника оптического излучения.
На первом этапе был проведен аналитический обзор документации, посвященной приёмникам оптического излучения, выделены и проанализированы их основные метрологические характеристики, сделано заключение об использовании в качестве аттестуемого датчика фотодиода.
На втором этапе работы изучены и проанализированы источники и стандарты по вопросу о метрологической аттестации приемников оптического излучения, сделаны выводы о выборе конкретных метрологических характеристик для дальнейшего исследования
На третьем этапе была создана методика метрологической аттестации, в которой подробно описан порядок действий, применяемый для аттестации фотодиода.
На четвёртом этапе созданная методика метрологической аттестации была экспериментально проверена на практике.
Процедура метрологической аттестации показала, что исследуемый приемник оптического излучения - фотодиод ФД-263-01 прошёл процедуру метрологической аттестации, созданной на третьем этапе выпускной квалификационной работы.
На первом этапе был проведен аналитический обзор документации, посвященной приёмникам оптического излучения, выделены и проанализированы их основные метрологические характеристики, сделано заключение об использовании в качестве аттестуемого датчика фотодиода.
На втором этапе работы изучены и проанализированы источники и стандарты по вопросу о метрологической аттестации приемников оптического излучения, сделаны выводы о выборе конкретных метрологических характеристик для дальнейшего исследования
На третьем этапе была создана методика метрологической аттестации, в которой подробно описан порядок действий, применяемый для аттестации фотодиода.
На четвёртом этапе созданная методика метрологической аттестации была экспериментально проверена на практике.
Процедура метрологической аттестации показала, что исследуемый приемник оптического излучения - фотодиод ФД-263-01 прошёл процедуру метрологической аттестации, созданной на третьем этапе выпускной квалификационной работы.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.