Диссертация (1143140), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Результатырасчетов совпали с экспериментальными измерениями спектрального состава излучениярентгеновской трубки с вольфрамовым анодом с высокой точностью (2 ÷ 3%).3. Отклонения выходного сигнала ППУ рентгено-абсорбционного сепаратора от среднегозначения при регистрации проникающего электромагнитного излучения рентгеновскогодиапазона, прошедшего через кусковую руду, можно снизить в 50-100 раз с помощьюприменения иммерсионной среды с линейным коэффициентом ослабления рентгеновскогоизлучения, равным среднему значению по всем компонентам руды с учетом их весовогосодержания.4.
Отклонения выходного сигнала ППУ рентгено-абсорбционного сепаратора, определяемыеразличием линейных коэффициентов ослабления компонентов породы, от среднего уровняприводят к необходимости увеличения порогового уровня распознавания минерала(алмаза), определяемого шумовым током фотоинтегратора, в 1.5 раза. В этом случаеприменение иммерсионной среды позволяет формировать на выходе ППУ сигнал,пропорциональный геометрическому размеру минерала в руде, по уровню котороговозможно проводить извлечение минерала из руды.5.
Применение разработанной программы расчета проникающего рентгеновского излученияна основе аппроксимации энергетической зависимости массовых коэффициентовослабления электромагнитного излучения рентгеновского диапазона суммой двухстепенных функций создает основу для проектирования двуэнергетических рентгеновскихсистем, обладающих ярко выраженными максимумами спектральных плотностей на двухэнергияхрентгеновскогоизлучения.Использованиедвуэнергетическогометодарегистрации электромагнитных волн рентгеновского диапазона позволяет отличать откликот алмаза и воздушного пузыря в иммерсионной среде.6.
Разработанныйэкспериментальныйобразецрентгено-абсорбционногосепаратораалмазосодержащих руд, включающий ППУ на основе сцинтилляционного детекторарентгеновского излучения и фотоинтегратора, продемонстрировал возможность созданияпромышленной технологии извлечения природных алмазов в кусках кимберлита.Материалы Главы 6 опубликованы в работах автора [A13, A14, A21, A57, A58].228Глава 7. Реализация результатов диссертационной работы в промышленных иэкспериментальных изделиях и системахГлава 7 посвящена особенностям применения разработанных методик к проектированиюППУ промышленных и экспериментальных изделий и систем, внедрённых в народноехозяйство.7.1 Разработка волоконно-оптических радиотехнических приёмно-преобразующихустройств7.1.1 Разработка фотоприемных модулей для использования в волоконнооптических ППУПри конструировании ФПУ ППУ волоконно-оптических систем, дополнительно кпредложеннымавторомметодикампотребоваласьразработкапринципиальныхэлектрических схем и конструкции ФПУ, позволяющие достижение максимальнойчувствительности.
В разработанных ФПУ изменением параметров элементов схемы возможнозадавать быстродействие (полосу рабочих частот) и при этом чувствительность ФПУпринимает минимально возможное значение, соответствующее быстродействию. Реализациясхем осуществлена по гибридно-пленочной технологии. С целью обеспечения минимальныхемкостей и электромагнитных наводок, конструкция ФПУ представляет единый модульфотодетектора и усилителя.
В итоге создан целый класс миниатюрных фотоприёмныхмодулей ФПУ-01, ФПУ-02, ФПМ-НЧ, ФПМ-ВЧ, ФПМ-НЧМ, ФПМ-ВЧМ, ФПМ-АРУ, ФПМСМ1, ФПМ-СМ2, ФПМ-СМ1-О, ФПМ-СМ2-О.В качестве примера на рис. 7-1 приведен внешний вид волоконно-оптического модуляФПУ-НЧ.Рис. 7-1. Фотоприемное устройство ФПУ-НЧ.Фотоприемный модуль ФПМ-НЧ разработан для применения в цифровых волоконнооптических линиях связи со скоростью передачи данных до 15 Мбитс. Чувствительностьмодуля по оптическому сигналу (при вероятности ошибки 10-9) при скорости передачи данных2.044 Мбит/с не хуже 100 нВт, при скорости передачи 8.032 Мбит/с не хуже 200 нВт в p-i-n229режиме и 10 нВт и 20 нВт в режиме лавинного умножения (λ = 1.3 мкм) соответственно.Верхняя граница динамического диапазона 30 мкВт в p-i-n режиме и 5 мкВт в режимелавинного умножения соответственно.
Уровень выходного напряжения – ТТЛ.ФотоприемныймодульФПМ-НЧМразработандлялокальныхсетейсвязи,использующих при обмене данные в коде NRZ в режиме пакетов. Скорость передачи не менее15 Мбит/с с выходным уровнем ТТЛ и 34 Мбит/с с выходным уровнем ЭСЛ. Максимальнаяскважность следования пакетов данных – 256 и более. Чувствительность по оптическомусигналу 1 мкВт (p-i-n режим) и 100 нВт (лфд-режим). Динамический диапазон модуля не менее20 дБ.Фотоприемный модуль ФПМ-ВЧ разработан для аппаратуры передачи телевизионныхсигналов и аппаратуры передачи уплотненного потока телефонных каналов со скоростью до50 Мбит/с.
Чувствительность модуля при вероятности ошибки 10-9 составляет 0,5 мкВт (p-i-nрежим) и 50 нВт (лфд-режим). Верхняя граница динамического диапазона составляет 85 мкВт.Уровень выходного сигнала – ЭСЛ. Модификация модуля ФПМ-ВЧМ имеет повышеннуюнагрузочную способность по аналоговому выходу (сопротивление нагрузки 50 Ом).Фотоприемный модуль ФПМ-АРУ разработан для аппаратуры, использующей сигналыс частотной модуляцией, в частности, систем передачи телевизионных сигналов. В модулепредусмотрена автоматическая регулировка уровня выходного сигнала при изменениивходной оптической мощности.
Аналоговая полоса частот по уровню -3 дБ составляет0,1 ÷ 160 МГц, неравномерность амплитудно-частотной характеристики в полосе частот 1дБ, диапазон изменения оптической мощности 0,5 – 100 мкВт, выходное напряжение нанагрузке 50 Ом при этом изменяется не более 1 дБ во всем диапазоне изменения входноймощности. Уровень интермодуляционных искажений составляет 55 ÷ 65 дБ. Модульвыпускается в двух модификациях: с включением p-i-n и лфд-режимов детектированияоптического сигнала. Минимальная оптическая мощность, достаточная для замыкания петлиобратной связи системы автоматического регулирования составляет в p-i-n режиме 2 мкВт,лфд-режиме 200 нВт. Отношение сигнал/шум поддерживается постоянным во всемдинамическом диапазоне оптического сигнала и составляет 70 ÷ 73 дБ для p-i-n режима и80 ÷ 83 дБ для лфд - режима в эквивалентной шумовой полосе 120 МГц.
Конструктивномодуль ФПМ-АРУ выполнен по гибридно-пленочной технологии в четырех корпусах С1.155.ФотоприемныймодульФПМ-32сповышеннымдинамическимдиапазономпредназначен для телевизионных волоконно-оптических каналов и цифровых системпередачи данных. Дополнительное расширение динамического диапазона достигнуто за счетприменения в составе модуля симметричного усилителя-ограничителя, фазоинверсной схемыи буферных каскадов на биполярных транзисторах с проводимостью разного типа, что230обеспечивает повышенную температурную стабильность. Фотоприемный модуль имеетдинамический диапазон по оптической мощности 30 дБ, диапазон скоростей передачи данных0.5 ÷ 34 Мбит/с и чувствительность при вероятности ошибки 10-9 0.5 мкВт [A40].Фотоприемный модуль ФПМ-СМ разработан с целью возможности серийного выпускагибридно-пленочныхфотоприёмныхмодулейбезиспользованиярадиоэлектронныхкомпонентов, выпускаемых за пределами Российской Федерации.
В состав модуля входитспециально разработанная схема формирования ТТЛ - уровня, основанная на каскадномвключении широкополосных фазостабильных усилителей-ограничителей. Включение даннойсхемы позволило повысить чувствительность модуля до 200 нВт при скорости передачиданных 20 Мбит/с.Для открытых лазерных линий передачи информации были разработаны, изготовлены ивнедрены в аппаратуру фотоприёмные модули ФПМ-СМ-О. В модуле используетсякремниевый лавинный фотодиод с коэффициентом умножения фототока М 200, токовоймонохроматической чувствительностью 100 А/Вт, ёмкостью менее 1 пф, напряжениемлавинного смещения фотодиода порядка 200 В. Для формирования высокого напряжениясмещения фотодиода разработана и выпущена гибридно-пленочная микросхема умножителянапряжения УН-1, позволяющая формировать напряжение до 200 В при входном +5 В.Фотоприемный модуль принимает оптические сигналы в диапазоне длин волн 0.8 ÷ 1.06 мкм,максимальный угол падения оптического излучения по уровню снижения сигнала 3 дБ – 10,скорость передачи данных 20 Мбит/с, чувствительность при вероятности ошибки 10 -9 наскорости 20 Мбит/с составляет 4 ÷ 5 нВт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
