Магистерская_Аникеев (1190874), страница 8
Текст из файла (страница 8)
На рисунке 5.19 представлена произвольная выборказначений оцифрованного сигнала на выходе фотоприемника в режиме с минимальным шагом (часть графика 5.18, растянутая по оси абсцисс).58350Интенсивность, отн.ед.300250200150100501152943577185991131271411551691831972112252392532672812953093233373513653793934074214354494634774915055190Смещение мембраны, отн.ед.Рисунок 5.19 – Произвольная выборка значений оцифрованного сигнала на выходе фотоприемникаОбщий ход мембраны динамика в данном режиме составляет 2,5 мм. Смещение одного из зеркал интерферометра определяется значением приложенного к динамику напряжения, которое изменяется дискретно. После смещениямембраны с зеркалом производится измерение сигнала на фотодиоде. В программе задано 62974 шага напряжения, а, соответственно, и смещения зеркала.Таким образом, один шаг движения мембраны динамика равен 39,7 нм.
На одинпериод данного сигнала в среднем приходится 8 значений, что соответствует317,6 нм. Так как лазерное излучение дважды проходит расстояние от сплошных зеркал интерферометра до светоделительного зеркала, данное расстояниеувеличивается в два раза, что будет составлять 635,2 нм.Данные результаты сопоставимы с длиной волны излучения гелийнеонового лазера. Приведенные значения подтверждают тот факт, что измеренный сигнал соответствует измерению интерферограммы излучения в интерферометре Майкельсона. Таким образом, разработанная установка позволяетосуществлять смещение зеркала интерферометра на величину 39,7 нм, что может быть использовано для измерения автокорреляционной функции излученияс длительностью импульса порядка фемто- и пикосекунд.595.4.Расчет надежности устройстваНадежность - свойства аппаратуры сохранять свои выходные параметры вопределенных условиях эксплуатации.
Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикамнадежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации.Надежность является комплексным свойством, которое обуславливаетсябезотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.К основным показателям надежности относятся: вероятность безотказнойработы Р(t), интенсивность отказов λ(t), среднее время безотказной работы Tср.Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки не произойдет ни одногоотказа.Расчет вероятности безотказной работы производится по формуле:() = − ∙ ,(36)где λ0 – суммарная интенсивность отказов с учетом условий эксплуатации;t – требуемое время безотказной работы.Интенсивность отказов показывает, какая часть элементов, по отношению кобщему количеству исправно работающих в среднем выходит из строя в единицу времени.
Интенсивность отказов определяется по формуле:λ = ∑=1 λ ,(37)где λi –интенсивность отказов i элемента;m – число элементов.Среднее время наработки до отказа: = 1⁄λ .0(38)Выполним расчет надежности платы управления и обработки данных, работающей в стационарных условиях, определим вероятность безотказной работыза 8766 часов (1 год) и среднюю наработку до первого отказа.60Наименование и число элементов, входящих в устройство, электрические итепловые режимы их работы сведем в таблицу:Таблица 5.4 – Перечень элементов и соответствующих им интенсивностиотказовНаименование и типэлементаОбозначение в схемеМикросхемы соDA1-DA4, DD1-DD2,средней степеньюDA1-DA3, DA1интеграцииL1-L2ДроссельC1,C2-C4,C5-C22,C25КерамическиеC27,C1,C3,C5,C4,C7,C9конденсаторыC2, C5, C23-C24,КонденсаторыC2,C4,C3, C6, C5, C8электролитическиеРезисторыR1,R1-R5,R1 -R24,проволочныеVD1-VD2Диоды кремневыеJ1, J1-J9QZ101Количествоэлементовλ0∙10-6, 1/час110,01320,34310,015100,4300,320,157СоединителиSMD кварцевый резонаторПечатная платаПайки100,110,1532380,70,004Суммарную интенсивность отказов определим по формуле (37), подставивданные из таблицы 5.4, и получим:λ0 = 18,804 ∙ 10−6 1⁄час .Учитывая условия эксплуатации, умножим λ0 на поправочный коэффициентдля наших стационарных условий – 1,7:у = 31,967 ∙ 10−6 1⁄час .Вероятность безотказной работы устройства по формуле (36) для t=8766 (1года) будет:(8766) = 0,756.Средняя наработка на отказ, согласно формуле (38), будет: = 1⁄= 31282,26 час.31,967 ∙ 10−661Полученные значения показывают, что в наихудшем раскладе, наработка наотказ составит 31282,26 часов, то есть более трех лет.
Но в действительности,реальные цифры будут гораздо больше.62ЗАКЛЮЧЕНИЕВ процессе выполнения выпускной квалификационной работы были исследованы детали и особенности автокорреляционного метода приема ультракоротких импульсов, а также на его основе разработана экспериментальная установка автокорреляционного приемника с использованием конструкции интерферометра Майкельсона для приема оптических ультракоротких импульсов.Были изготовлены печатные платы, используемые в электронной части автокорреляционного приемника, оптико-механические элементы конструкции интерферометра Майкельсона, написан программный код микроконтроллера, атакже программное обеспечение для персонального компьютера.
Проведеныпредварительные экспериментальные исследования, которые подтвердили работоспособность установки. Произведен расчет надежности экспериментальнойустановки.Данная экспериментальная установка позволит проводить различные эксперименты, связанные с исследованием характеристик оптических ультракоротких импульсов, таких как длительность и энергетический спектр.63СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ1. Яшунин Д. А. Фемтосекундная оптика [Электронный ресурс]/ ЯшунинД.
А., Мальков Ю. А., Бодров С. Б. – Режим доступа: http://www.unn.ru/pages/ranking/ method/fem.pdf;2. Беспалов В.Г. Фемтосекундная оптика и фемтотехнологии [Текст]/ Беспалов В.Г., Козлов С.А., Крылов В.Н., Путилин С.Э – СПб: СПбГУ ИТМО,2010 – 234 с.;3. Машкович Е.А. Автокорреляционные методы измерения длительностиультракоротких лазерных импульсов [Электронный ресурс]/ Машкович Е.А.,БакуновМ.И.–Режимдоступа:http://www.unn.ru/pages/e-library/methodmaterial/2010/ 130.pdf;4. Головань Л.А. Измерение длительности фемтосекундных лазерных импульсов [Текст]/ Головань Л.А., Заботнов С.В. – М. 2014 г., 32 с.;5. Крылов В.Н. Фемтосекундная техника и фемтотехнологии.
Методические материалы к экспериментальному практикуму [Текст]/ Крылов В.Н., Смолянская О.А., Путилин С.Э. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. – 83 с.;6. Delong K.W. et al. J.Opt.Soc.Amer.B, v.11, p.2206 (1994);7. Chilla J. et al. IEEE Journ. Quantum. Electron., v.27, p.1228 (1989);8. Сухоруков А.П. Оптика сверхкоротких импульсов [Текст]/ А.П. Сухоруков// Соросовский образовательный журнал №7, 1997;9.
Пастор А.А. Методы измерения длительности УКИ фемтосекундногодиапазона [Электронный ресурс]/ Пастор А.А., Сердобинцев П.Ю. – Режим доступа: http://ckp.lab2.phys.spbu.ru/pdf/new/19.pdf;10. Baltuska A., Pschenichnikov M.S., Wiersma D.A. Opt.&Phot.News, 53(1998);11. K. W. DeLong, R. Trebino, D.
N. Fittinghoff, and C. L. Ladera, in Generation, Amplification, and Measurement of Ultrashort Laser Pulses II, Vol. 2377, editedby F. W. Wise and C. P. J. Barty Society of PhotoOptical Instrumentation Engineers,Bellingham, 1995, pp. 44–51;6412. Ismael A., Heisler, Ricardo R. B.
Correia, and Silvio L.S. Cuhna Characterization of ultrashort pulses by a modified grating еliminated no-nonsеnsе obsеrvationof ultrafast incidеnt laser light E еlеctric fiеlds (GRENOUILLE) method, 6 (2005);13. Reid D.T., Padgett M., McGowan C., Sleat W.E., Sibbett W. Optics Letts, 22,233 (1997);14. Iaconis, C; Walmsley, I. A. (1998), "Spectral Phase Interferometry for DirectElectric-Field Reconstruction of Ultrashort Optical Pulses", Opt. Lett., 23 (10): 792–794, Bibcode:1998OptL...23..792I, doi:10.1364/OL.23.000792, PMID 18087344;15. Борн М. Основы оптики. Изд 2-е.
Перевод с английского [Текст]/ БорнМ., Вольф Э./ Главная редакция физико-математической литературы изд-ва«Наука», 1973;16. Лиокумович Л.Б. Волоконно-оптические интерферометрические измерения. Ч. 1. Волоконно-оптические интерферометры. [Текст]/ Л.Б. ЛиокумовичСПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2007. 110 с.;17.
Ландсберг Г.С. Оптика [Текст]/ Г.С. Ландсберг – М.: Наука, 1976;18. Асеев Г.И. Использование интерферометра Маха-Цендера для определения пространственного распределения показателя преломления и температуры в пламени [Электронный ресурс]/ Г.И. Асеев – Режим доступа:http://optics.sgu.ru/_media/library/education/mach-zehnder.pdf;19. Александров А. И. Волоконно-оптический интерферометр Фабри-Перо[Электронный ресурс]/ А. И. Александров – Режим доступа: http://physicsanimations.com/fibboard/themes/23.html;20. Крюков П.Г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
