Главная
>
Измерительный преобразователь тока 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.
|