404 (810506), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Должен быть выбран линейный вход, частоту дискретизации звуковой карты лучше выбрать побольше, 44 кГц, чтобы увеличить число измеряемых точек на длине выбранной развёртки и за счётэтого увеличить точность. Под экраном справа имеется кнопка Run/S(запуск/остановка). Щелчок по ней запускает развёртку осциллографа,повторный щелчок — останавливает, при этом на экране остаётся последняя оставшаяся в памяти осциллограмма. Слева от этой кнопкинаходится индикатор. Когда развёртка запущена, индикатор периодически мигает или светится красным цветом, показывая, что происходятизмерения.Все изменения временных параметров развёртки(скорость и длительность развёртки, частоту дискретизации) можно производить только при выключенном запуске, иначе программа может зависнуть и еёпридётся перезапускать.отношения амплитуд можно брать логарифм отношения мощностей, но перед логарифмом тогда ставится множитель 10, а не 20.Сигналы с фотодиодов в PhysLab можно измерять разными способами: например, мерить размах осциллограммы с помощью маркеров (приперемещении маркера над экраном осциллографа всё время отображаются значения абсциссы и ординаты); можно выбрать режим вывода наэкран пиковых значений сигнала относительно нулевой линии или эф-2021фективного значения напряжения в осциллограмме первого и второгоканалов.
В данной работе предлагается использовать последний способ,как наименее подверженный влиянию шумов. Для его реализации нужнощелкнуть правой кнопкой мыши в любом месте экрана осциллографа,появится меню, из которого следует выбрать пункт View, затем EffCh1.Теперь эффективное значение напряжения в первом канале будет отображаться на экране осциллографа для каждой осциллограммы. Затемнужно повторить процедуру для второго канала.
Можно таким же образом включить вывод на экран остальных величин: пикового и среднегозначений в каждом канале, тогда будут одновременно выводиться 6 величин, из которых нам нужны только эффективные значения напряжения.Они вычисляются по формулеvuNu1 XUэфф = tU 2,N i=1 iгде i — номер отсчёта, N — полное число отсчётов. Может оказаться,что на экране высвечиваются ненулевые значения Uэфф , даже когда сигнал с фотодиода заведомо равен нулю, например, пучок света полностью перекрыт. Это вызвано сдвигом нуля в звуковых картах, особенностарых.
Легко показать, что связанная с этим сдвигом относительнаяошибка квадратична по величине сдвига, она равна k(Uсдв /Uэфф)2 , гдеk — коэффициент, зависящий от формы импульсов. Для последовательности прямоугольных импульсов со скважностью 2 (меандр) k = 0,5,при скважности 5 этот коэффициент увеличивается до 1,5. Поэтому, если отношение измеряемой величины при наличии и отсутствии сигналапревышает 30, наличие сдвига даёт относительную ошибку порядка 10−3или менее для сигналов с небольшой скважностью.Процедура измерения усиления выглядит следующим образом.1.
Включить питание исследуемого и юстировочного лазеров и обтюратор.Высокое напряжение подаётся на трубку исследуемого лазера с задержкой несколько минут, за это время можно познакомиться с оптическойсхемой, проследить с помощью белой бумажки хорошо ли излучение юстировочного лазера проходит сквозь обтюратор, трубку исследуемоголазера и попадает на фотодиоды. При необходимости следует подъюстировать ход пучков.2. Запустить осциллограф, включить режим вывода эффективных значений напряжения по обоим каналам, выбрать подходящую скорость развёртки (0,5–2 мс/дел), длительность развёртки 250–500 мс.
(Чем большедлительность развёртки, тем по большему количеству точек вычисляется Uэфф и меньше влияние шумов, но длительные развёртки требуют22больших вычислительных ресурсов, что замедляет работу). Запуститьразвёртку осциллографа и пронаблюдать сигналы с фотодиодов. Подобрать такое усиление звуковой карты, чтобы значения Uэфф по обоимканалам не превышали 100 мВ (иначе вместо четырёх значащих цифр взначениях Uэфф будет отображаться всего две). Перекрывая по очередипучки света перед фотодиодами, выяснить, с какого фотодиода на какойканал идёт сигнал.
Когда трубка исследуемого лазера прогреется в течение нескольких минут, запустить развёртку осциллографа не менее, чем10 раз, каждый раз записывая значения Uэфф для обоих каналов. Этодаст отношение интенсивностей света, попадающего на фотодиоды до ипосле прохождения сквозь усиливающую среду лазера. Однако, по этомуотношению невозможно вычислить коэффициент усиления, посколькуточно неизвестны коэффициенты отражения и пропускания делительного полупрозрачного зеркала. Кроме того, очень трудно настроить ходпучков так, чтобы хотя бы малая часть света не терялась при прохождении сквозь лазерную трубку за счёт касания стенок, что создаёт иллюзию уменьшения коэффициента усиления.
Поэтому нужно повторитьизмерения, выключив питание исследуемого лазера, т. е. когда трубкане усиливает свет, при этом отношение сигналов с фотодиодов изменится. При обработке результатов сначала следует вычислять отношенияодновременно измеренных сигналов первого и второго каналов и толькопотом усреднять эти отношения, этим ослабляется влияние нестабильности мощности излучения юстировочного лазера. Поделив отношениясигналов с включённым и выключенным питанием трубки друг на друга, получим коэффициент усиления.3. Повторить весь цикл измерений для 3–4 значений разрядного тока лазера, каждый раз давая трубке прогреться в течение нескольких минут.23Схема включения фотодиодовPSfrag replacements+9 В+UпитR2C1C2g replacementsРис.
9R1C3 C4Рис. 10Стандартная схема включения фотодиода показана на рис. 9.В данной установке (рис. 10) для уменьшения влияния шумов и наводок в схему добавлены буферные конденсаторы в цепи питания, накопительный конденсатор C3 и интегрирующая цепочка R2 C4 на выходе.C1 — электролитический конденсатор большой ёмкости C ≈ 100 мкФ,C2 — быстрый керамический 0,1 мкФ,C3 , C4 — керамические по 100 пФ,R1 — 8 кОм,R2 — 5,6 кОм.Использован фотодиод типа ФД24К.24.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
