Главная >  Измерительный преобразователь тока 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 [ 116 ] 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138

этому необходимо принимать жесткие меры по стабилизации этих коэффициентов.

Далее рассматривается преобразование световых потоков, падающих на фотоприемниКи, в электрические сигналы и их усиление, причем до сих пор преобразования измеряемого тока были практически безынерционными. Отрицательное смещение на р-п-переходах фотодиодов (наилучших фотоприемников для ОЭТТ) обеспечивает их работу с частотной характеристикой, которая описывается уравнением

/ (/ ) = Т. (9-.0)

где Тфд - постоянная времени фотодиода, с; % - интегральная чувствительность фотодиода (по паспорту) к стандартному источнику излучения типа А, А/лм.

Каждый фотодиод - это генератор тока с бесконечно большим внутренним сопротивлением. С учетом обозначений рис. 9-3 и выражений (9-8), (9-10) определяем входное напряжение (в вольтах) усилителя t/exi (/tu) от действия 1фд1 (/ш)-

f/вх i(/to) = ffli cos [45° - Vihikh (/со) + V.hjHn],

(9-11)

где .

- полное сбпроТивЛение нагрузки фотодиода ФД1, Ом; а = = 1 + /(oti; b = I + /©ta; с = I + jafi:; Ti = ПгСфд,; = = ЯСфдг; Tbj. = ?вхСвх - постоянные времени участков цепи, с; Rb, Свх - сопротивление и емкость входной цепи усилителя. Ом и Ф; Ri, i?a - сопротивления, выполняющие роль основной нагрузки фотодиодов, включающие в себя и сопротивление р- -перехода фотодиодов теМновому току, Ом; Сфд, Сфдг - межэлёктродные емкости фотодиодов.

Входное напряжение [/вхг (/< ) (в вольтах) от действия 1фД2 (/со) С учетом (9-9), (9-10) и обозначений рис. 9-3 находим следующим образом:

2 (/(0) = f; cos [45° + V,h,kih (М + V2h2H,],

(9-12)

Суммарное входное напряжение усилителя с учетом допущений Vi = Уа = V; 1я1 = 1я2 = If,; К = К-= k; = а = Т. Ri =



с= Ri = R\ СфД1 = СфД2 = Сфд; %фД1 == %фД2 = Тфд и Ti ==

= т будет

(/ ) = 1 (/Ш) - f/вх 2 (/ ) = куФо sin {2VlnkiIi (/со) [;? (1 + /отвх) + Яъх (1 + /ют)]} ,

~ (l+/ W<+*>l2i?(l+/coT) + i?,(l+/coT)] --

Предполагается, что амплитудно-частотная характеристика усилителя при частотах, содержащихся в спектре тока i, не зависит от частоты, т. е. определяется коэффициентом усиления у. Тогда выходной ток усилителя

h (/ ) = = ks (/со) Фо sm mhkih (/ )], (9-14)

где Rh - сопротивление нагрузки усилителя, Ом; (/to) - ком- плексный коэффициент преобразования.

Если использовать только линейный участок модуляционной характеристики ячеек Фарадея, то равенство (9-14) примет вид

h{M2VhkiOoks(ja)Ii(j(ii) = k(MOoIi(h), (9-15)

где (/ш) == 2Vlkiks (/ш) - комплексный коэффициент преобразования (чувствительность) аппарата для различных круговых частот (при Фо = const).

При измерении постоянного тока формулы (9-14) и (9-15) примут вид:

= Г(2%1Т ° (2F/i/i) = то sta (2Vhkihy, (9-16) ; h = 2hVlkiQ)oh = k<oh. (9-17)

t Из рассмотренных модуляционных характеристик ячеек Фа- радея и основных уравнений (9-13)-(9-17), описывающих работу \ аппарата, можно сделать следующие выводы:

1) ОЭТТФ не изменяет выходного параметра при наложении магнитного поля на рабочее магнитное поле, если при =

работа происходит на линейном участке модуляционной характе-ристики; в противном случае будет наблюдаться резкий рост по-: грешностей и появление высших гармонических в выходном сигнале [7, 9, 41];

2) магнитное поле помехи может быть переменным во времени L и пространстве, что не сказывается на работе аппарата, если поле f однородно в зоне обеих ячеек, а фотоприемники ФД1 и ФД2

включены дифференциально;

. 3) если вектор Яц по модулю больше некоторого критического значения Яц. р, но занимает определенное положение в про-

i, странстве, приводящее к резкому росту погрешностей, то необходимо сориентировать ячейки Фарадея так, чтобы вектор был ортогонален направлению хода луча в магнитооптическом веще-стве модуляторов;




Рис. 9-5. Модуляционнше характеристики ОЭТТФ при Pi = 30° и Ра = 60°

4) если один из коэффициентов, k-i или меняется по каким-либо причинам, а другой постоянен то выходной параметр также изменяется на величину, пропорциональную изменению соответствующего коэффициента;

5) при дифференциальном включении фотоприемников суммарный сигнал, снимаемый с их нагрузочных резисторов R1 и R2, равен сумме сигналов каждого фотоприемника;

6) изменение величины Фр, как и одновременное изменение (в одну сторону) коэффициентов и по каким-либо причинам, приводит к изменению выходного параметра на величину, пропорциональную удвоенному изменению указанных трех величин; от сюда вытекают жесткие требования к стабильности светового потока источника излучения, юстировке плеч оптической системы, неизменности коэффициентов преобразования отдельных элементов ОЭТТФ.

Если дифференциальный ОЭТТФ используется для измерения униполярных импульсов, целесообразно принять = 30° в левой ячейке и = 60° - в правой. Модуляционные характеристики для этого случая при = представлены на рис. 9-5. .Углы zkVlkiii - ±30°, соответствующие линейным участкам характеристик, можно получить, увеличив в два раза 1 или уменьшив на определенную величину расстояние между осью магнитооптического вещества и токопроводом, т. е. увеличив в два раза k.

При tl = О световой поток Ф значительно больше потока Фго (первые индексы означают номера плеч ОЭТТФ); в результате на выходе усилителя -устанавливается начальный ток /р. Его можно скомпенсировать, подавая на усилительный каскад смещение, равное смещению, создаваемому входным сигналом при il = О, но противоположного знака. Если > О, то при дифференциальном включении фотодиодов 4 будет равен суммарной реакции плеч и усилителя ОЭТТФ на любое изменение измеряемого тока.

Данный анализ справедлив для аппаратов на любой класс напряжения, с любой формой и уровнем измеряемого тока, однако параметры, определяющие коэффициенты и k, будут зависеть от конкретных конструктивных решений и в каждом случае должны уточняться.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 [ 116 ] 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138