Диссертация (1143140), страница 50
Текст из файла (страница 50)
7-15. Датчик S8865-128G249Каждый датчик состоит из 2-х линеек по 128 фотодиодов, покрытых слоемсцинтиллятора оксисульфида гадолиния, легированного тербием (Gd2O2S:Tb). Два датчикаиспользуются для увеличения ширины конвейера. Схема обработки выполнена по КМОПтехнологииисодержитгенераторуправляющихимпульсов,сдвиговыйрегистр,зарядочувствительный усилитель и схему выборки-хранения. Фотозаряды каждого фотодиодаусиливаются своим операционным усилителем интегрирующего типа и последовательнопередаются сдвиговым регистром на выход.
Величина ёмкости в цепи обратной связиинтегратора – 1 пф.Время интегрирования фототока задается блоком управления, регистрации и обработкиинформации (УРОИ), реализованном на ПЛИС Altera EP2S60F672C5ES семейства Stratix II.Блоки программы, обеспечивающие работу рентгеновских датчиков и АЦП, реализованы наязыке Verilog и объединены в графическом редакторе среды программирования Quartus II. Дляпередачи данных на удаленный компьютерный блок по протоколу TCP/IP использованопроцессорное ядро Nios II, создаваемое в ПЛИС. Последовательность отсчетов фототокапередается по Ethernet сети на персональный компьютер, на котором используетсяпрограммная среда LabVIEW. С экрана монитора программы LabVIEW устанавливаютсявремя интегрирования фотоинтераторов, количество используемых фотодиодов, множительусреднения отсчетов.
Применение Ethernet технологии позволяет дистанционно проводитьизмерения рентгеновского излучения и устанавливать требуемые технические параметры.Проектирование ППУ рентгено-абсорбционного сепаратора включало дополнительнуюособенность, связанную с разработкой программ управления узлами экспериментальногосепаратора (подачи руды и иммерсионной среды, выделения кусков с алмазами из общегопотока руды по команде из УРОИ ППУ), а также общего алгоритма функционированиясепаратора. Алгоритм и программы реализованы на ПЛИС ALTERA (в настоящее время IntelFPGA) семейства Stratix-II EP2S60F672C3.Разработанное в диссертации радиотехническое ППУ использовано в составеэкспериментального рентгено-абсорбционного сепаратора, в состав которого входят: ППУ,рентгеновская трубка с блоком управления и системой охлаждения анода проточной водой;вибропитатель для подачи руды; устройство подачи иммерсионной среды и отделяющееустройство (шибер), позволяющее отделить минерал (алмаз) из общего потока руды.Визуализацияизмеряемойинтенсивностипроникающегорентгеновскогоосуществляется на экране монитора в режиме реального времени (рис.
7-16).излучения250Рис. 7-16. Отклик алмаза 4 мм в куске кимберлита 13 мм,регистрируемый ППУ сепаратора.Проведенные на сепараторе испытания однозначно демонстрируют возможностьсоздания промышленной технологии извлечения природных алмазов в кусках кимберлита. Наэкспериментальнойустановкерентгено-абсорбционногосепаратораполученыэкспериментальные значения, отмеченные экспериментальными точками на расчетныхзависимостях, приведенных в Главе 6 диссертации.Экспериментальный образец рентгено-абсорбционного сепаратора демонстрировался намеждународных выставках и отмечен дипломами и медалями выставок:1. Диплом I степени (с вручением золотой медали) на Международной выставке-конгрессе«ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ИННОВАЦИИ, ИНВЕСТИЦИИ» 22-25 сентября 2008 г.
СанктПетербург в номинации «Лучший инвестиционный проект в области производственныхтехнологий»2. Диплом (с вручением золотой медали) на II Международной выставке и конгрессе«Перспективные технологии XXI века» 30 сентября – 3 октября 2008 г. Москва в номинации«Перспективные технологии для реального сектора экономики»3. Диплом II степени (с вручением серебряной медали) на Международной выставке-конгрессе«ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ИННОВАЦИИ, ИНВЕСТИЦИИ» 11-14 марта 2008 г. СанктПетербург в номинации «Новые высокотехнологичные разработки оборудования и наукоемкиетехнологии»Копии дипломов Международных выставок приводятся на последних 3-х страницахдиссертации.В настоящее время рентгено-абсорбционный сепаратор проходит стадию подготовки кпромышленному производству на ООО «ЭГОНТ».2517.4 Разработка микросхем управления акустооптическими устройствами ВОСПИОптические коммутационные приборы необходимы для построения распределённыхсистем передачи информации, локальных сетей ВОСПИ, АТС нового поколения.
Основойтаких приборов является акустооптическая ячейка, акустические колебания в которойвозбуждаются схемой управления акустооптического устройства. Поскольку возбудителиакустооптических модуляторов (АОМ) должны быть установлены в каждом канале системыобработки информации, возникает проблема построения малогабаритных, эффективных,быстрокоммутируемых драйверов АОМ, уровень технических параметров которых можетопределять достижимые параметры всей системы оптической обработки информации.Значительные трудности возникают при возбуждении акустооптической волны в АОМ.Входное сопротивление пьезопреобразователя имеет существенно реактивный характер исильную зависимость от частоты, а его активная составляющая на частотах выше 100 МГцобыкновенно имеет величину всего несколько Ом, что существенно усложняет проблемусогласования входного сопротивления модулятора с выходным сопротивлением оконечногоусилителямощности.Динамическийдиапазонусилителядолженсоответствоватьдинамическому диапазону АОМ, составляющему примерно 50 дБ.
Уровень мощностинеискажённого сигнала для получения необходимого импульса модуляции в модуляторедолжен составлять порядка 0,5 Вт. Возбуждение звуковой волны в модуляторе наиболееэффективно в диапазоне до 200 МГц. Выше 200 МГц проявляется затухание звуковой волныв звукопроводе модулятора. Для наиболее эффективного акустооптического материалаближнего ИК-диапазона парателлурита (TеO2), возбуждение акустического столба в которомосуществляется пьезопреобразователем из ниобата лития (LiNO3), значение входногосопротивления составляет величину 50 Ом, для перекачки световой мощности вдифракционный максимум Брэгга требуются мощности порядка 0.25 ÷ 1 Вт.В многоканальных системах обработки важной характеристикой является фазоамплитудная стабильность в заданном динамическом диапазоне, так как дисперсия разбросафаз сигналов между каналами обычно не должна превышать 810.Наиболееперспективнымсточкизрениядостижениявысокихтехническиххарактеристик является путь создания схем возбудителей АОМ с обработкой сигнала малогоуровня мощности.
Для реализации режима обработки сигналов малого уровня мощностиразработано устройство формирования радиоимпульсов, защищённое а.с. № 1437961 иреализованноевсоставегибридно-плёночноймикросхемывозбудителяПринципиальная электрическая схема формирователя приведена на рис. 7-17.АОМ.252Рис. 7-17. Принципиальная электрическая схема формирователя радиоимпульсов(а.с. № 1437961)Устройство работает следующим образом. Транзисторы VТ1 и VТ2 включены подифференциальной схеме, каскад транзистора VТ4 представляет собой генератор тока вэмиттерной цепи транзисторов VТ1 и VТ2. Импульсный управляющий сигнал ТТЛ-уровня,позволяющий коммутировать оптические каналы, поступает на катод диода VD7.
В то время,когда импульсный управляющий сигнал имеет минимальную амплитуду (в паузе), диод VD7оказывается открытым. Ток течёт через +U, R8, VD7, источник импульсного управляющегосигнала (на схеме не показан). При этом транзистор VТ2 открыт и работает в режиме, близкомк насыщению. Потенциал базы транзистора VТ2 определяется запертым транзистором VТ3 иприблизительно равен напряжению источника постоянного напряжения. Коллекторный токтранзистора VТ2 протекает через транзистор VТ4. Потенциал на эмиттере транзистора VТ2,наводимый этим током, запирает диод VD5 и транзистор VТ1.
Напряжение на коллекторетранзистора VТ3 примерно равно напряжению источника постоянного напряжения. Диод VD7фиксирует напряжение на базе транзистора VТ3. При этом транзистор VТ1 оказываетсязакрытым, что обеспечивается напряжением, устанавливаемым на его базе резистивнымделителем напряжения R1R2. Весь ток генератора тока на транзисторе VТ4 протекает черезоткрытый транзистор VТ2.
Диод VD5 закрыт положительным напряжением на своем катоде,диод VD6 также закрыт соответствующим напряжением на его аноде, обеспечиваемымрезистивным делителем напряжения R10R11, меньшим, чем напряжение на катоде диода VD6.Паразитные ёмкости транзистора VТ1 и диода VD5 Сд включены последовательно, чтоприводит к уменьшению эквивалентной проходной ёмкости Cэкв Сбэ Сд.
При этом ёмкостьСбэ Сдбаза-эмиттер транзистора VТ1 существенно меньше ёмкости база-коллектор, т.к. площадьэмиттера у современных транзисторов значительно меньше площади коллектора. В этой связипаразитное прохождение высокочастотного сигнала с базы на эмиттер закрытого транзисторавсегда меньше, чем с базы на коллектор. Так как транзистор VТ2 открыт и работает в режиме253повторителя напряжения, то его выходное сопротивление со стороны эмиттера очень мало. Врезультате напряжение высокочастотного синусоидального сигнала значительно ослабляетсяв точке соединения катодов диодов VD5, VD6.
Дальнейшее подавление обеспечивается за счётзакрытого диода VD6 и низкоомного входного сопротивления резистивного делителянапряжения R10R11. Как только пауза заканчивается, потенциал базы транзистора VТ3устанавливается резистивным делителем напряжения R8R9 на уровне, который приводит коткрыванию транзистора VТ3. Величины резисторов R6 и R7 выбирают таким образом, чтобытранзистор VТ3, открываясь, находился на границе области насыщения, а не в режименасыщения, что повышает быстродействие формирователя радиоимпульсов.В то время, когда транзистор VТ3 открывается, потенциал его коллектора понижается доуровня, приводящего к закрыванию транзистора VТ2, так как потенциал его базы неизменяется. Открываются транзистор VТ1 и диод VD5, весь ток транзистора VТ4 протекаетчерез них.
На катодах диодов VD5 и VD6 устанавливается потенциал, приводящий коткрыванию диода VD6. Высокочастотное синусоидальное напряжение с базы транзистораVТ1 прямо передается на выход формирователя радиоимпульсов. При этом транзистор VТ1работает в режиме повторителя напряжения, обеспечивает усиление по току импульсногоуправляющего сигнала с малыми частотными искажениями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
