автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Совершенствование фотоэлектрических преобразователей для контроля механических перемещений

На правах рукописи

ИВАНОВ Юрий Борисович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

□□34492Э1

Специальность 05 11 13- Приборы и методы контроля природной

среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 ОКТ 2008

Орел, 2008 г

003449291

Работа выполнена в Академии Федеральной службы охраны Российской Федерации

Защита состоится 28 октября 2008 г в 16 00 часов на заседании диссертационного совета Д212 182 01 в Орловском государственном техническом университете по адресу 302020, г Орел, Наугорское шоссе, д 29, ауд 212

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного технического университета

Автореферат разослан 2. "^сентября 2008 г Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу Совета университета 302020, г Орел, Наугорское шоссе, 29

Научный руководитель кандидат технических наук,

доцент Богданов Н Г

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Корндорф С Ф

кандидат технических наук, доцент Ефанов В М

Ведущая организация ЗАО Корпоративный институт электротех-

нического приборостроения "Энергомера", г Ставрополь

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212 182 01 доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие современного промышленного производства и строительной индустрии характеризуется повышением требований к качеству выпускаемой продукции, выполнение которых позволяет обеспечить ее высокую конкурентоспособность по сравнению с зарубежными образцами Особая роль отводится фотоэлектрическим приборам, применяемым при вибрационном контроле промышленного оборудования, при прочностных испытаниях строительных конструкций, в области лазерной фотометрии, в системах охранно-пожарной сигнализации, в волоконно-оптических системах связи, в газовых и жидкостных хроматографах и т п

Независимо от областей применения, основными требованиями к любым фотоэлектрическим преобразователям являются обеспечение высокой чувствительности к контролируемым величинам, высокого быстродействия и линейности световой характеристики при минимальных аппаратурных затратах

Благодаря развитию технологии полупроводникового производства в последнее время на два-три порядка улучшены параметры фотодиодов темновой ток уменьшен до 1 5 нА, задержка срабатывания - до 1 4 не, а световая чувствительность повышена в 2 - 3 раза При этом схемотехнические способы преобразования фототока в напряжение остались практически на прежнем уровне Для получения линейной измерительной характеристики либо подают на фотодиод большое обратное напряжение через резистор нагрузки (работа в диодном режиме), либо включают фотодиод на входе усилителя с резистором в цепи отрицательной обратной связи, преобразующим фототок в напряжение (работа в режиме короткозамкнутой нагрузки) В итоге чувствительность фотопреобразователей ограничивается максимальными номиналами применяемых резисторов, увеличение которых приводит к повышению напряжения шума и снижению помехоустойчивости аппаратуры контроля

Учитывая высокие технические характеристики современных фотодиодов, существует реальная возможность повышения чувствительности фотодатчиков для обеспечения их работы в диапазоне наноамперного фототока Одним из возможных путей улучшения характеристик фотоприемников является применение автоматической коррекции аддитивной и мультипликативной погрешностей, используемой в прецизионной цифровой измерительной аппаратуре

Второй путь совершенствования аппаратуры фотоэлектрического контроля заключается в разработке новых способов, повышающих линейность характеристики преобразования механических перемещений в изменение фототока

Повышение качества выпускаемой продукции невозможно без совершенствования аппаратуры контроля, поэтому улучшение чувствительности, линейности и универсальности применения необходимо для фотодатчиков разного типа Этим и характеризуется актуальность темы исследований

Объектом исследования в работе являются средства фотоэлектрического контроля параметров механических перемещений и вибрационных колебаний

Предмет исследования - активные преобразователи механических перемещений в напряжение и частоту импульсов

Целью диссертационной работы является повышение чувствительности и линейности фотоэлектрического преобразования, позволяющего увеличить расстояние до объектов контроля и обеспечить универсальность применения фотодатчиков механических перемещений и вибрационных колебаний К основным задачам исследований относятся

- разработка преобразователей перемещений и вибрационных колебаний в модуляцию светового потока на основе лазерных излучателей и фотодиодов с разной формой светочувствительной поверхности для улучшения характеристик фотоэлектрических приборов допускового контроля,

- теоретическое исследование высокочувствительных фотоэлектрических преобразователей на усилителях с комбинированной обратной связью,

- разработка и исследование фотоэлектрических частотных преобразователей с автоматической коррекцией аддитивной погрешности, применяемой для уменьшения влияния фоновой засветки на достоверность результатов контроля механических перемещений;

- разработка структурных схем построения и анализ инструментальных погрешностей фотоэлектрических преобразователей, применяемых для контроля параметров механических перемещений и вибрационных колебаний

Методы и средства исследований При решении диссертационных задач использовались методы математического и схемотехнического моделирования на ПЭВМ, теория погрешностей измерений, теория функций комплексного переменного, а также методы аппроксимации характеристик нелинейных элементов и законы геометрической оптики

Научная новизна работы заключается в следующем

- разработан способ линейного фотоэлектрического преобразования механических параметров в электрические, основанный на законах лучевой оптики с учетом функциональной зависимости расположения источника излучения и объекта контроля, позволяющий повысить универсальность применения фото-иреобрлоилелей механических перемещений,

- разработан способ преобразования светового излучения в напряжение, частоту и скважность импульсов, основанный на законе Столетова, с последующим усилением сигнала и применением положительной и отрицательной обратных связей по указанным параметрам, позволяющий повысить чувствительность фотоэлектрических преобразователей механических перемещений,

- разработаны оригинальные структуры фотопреобразователей с защиюй от внешней фоновой засветки, обеспечивающие стабилизацию начального уровня выходного сигнала и линейность преобразования механических перемещений в напряжение и частоту

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе проведенных исследований разработаны и внедрены фотодатчики, применяемые для контроля вращения анода и стабилизации анодного тока рентгеновской лампы МЦРУ "Сибирь", и цифровой прибор для автоматического контроля качества светодиодов различного типа в технологическом цикле их производства

Разработаны и экспериментально исследованы фотоэлектрические преобразователи, реализованные на фотодиодах, микромощных усилителях и КМОП логических элементах, которые характеризуются минимальным энергопотреблением и обеспечивают высокую достоверность результатов контроля Данные преобразователи предназначены для использования в аппаратуре фотоэлектрического контроля качества современных изделий в производственных условиях

Реализация и внедрение результатов исследований

В результате исследований разработаны высокочувствительные фотодатчики, которые используются в малодозной цифровой рентгеновской установке, выпускаемой на ЗАО "Научприбор", (г Орел) Цифровой фотоэлектрический прибор внедрен на предприятии АО "Протон-импульс" (г Орел) для технологического контроля качества светодиодов, а полученные научно-технические результаты используются в учебном процессе Академии ФСО России

Апробация и публикации результатов работы

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований обсуждены на Международной научной конференции "Приборостроение -2005" (г Мисхор), на Всероссийской научно-технической конференции в ОрелГТУ (2005, г Орел), на XII Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании" (2007, г Рязань), на 33-й Всероссийской научно-технической конференции "Сети, системы связи и телекоммуникации" (2008, г Рязань), на I Всероссийской научно-технической конференции "Информтех-2008", г Курск

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержание которых изложено на 145 страницах, содержит 57 рисунков и список литературы из 76 наименований

На защиту выносятся следующие положения

- способ линейного преобразования механических перемещений в модуляцию светового потока, основанный на законах лучевой оптики с разверткой лазерного луча монохромного источника излучения в узкую полосу света и применении приемников излучения с фоточувствительной поверхностью треугольной или прямоугольной формы, позволяющий увеличить расстояние до объектов контроля,

- способ преобразования светового излучения в напряжение, частоту и скважность импульсов, основанный на законе Столетова, с последующим усилением сигнала, позволяющий повысить чувствительность фотоэлектрических преобразователей механических перемещений за счет применения комбинированных цепей обратной связи,

- структурные схемы фотоэлектрических преобразователей механических перемещений и вибрационных колебаний в напряжение, частоту и скважность импульсов, имеющие высокую чувствительность и линейность характеристики преобразования при одновременной стабилизации начального уровня выходного сигнала за счет автоматической коррекции погрешностей

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика научной работы, обоснована ее актуальность, сформулированы цель и задачи, показаны направления исследований, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе проведена классификация приборов фотоэлектрического контроля и со сравнительной оценкой характеристик фотопреобразователей В результате анализа установлено, что наиболее перспективным путем повышения качества контроля механических перемещений и вибрационных колебаний является улучшение характеристик фотодиодных датчиков на усилителях с обратной связью, обеспечивающих высокую линейность преобразования

В фотоэлектрических приборах контроля реализуют два принципа - контроль параметров по отражению светового излучения от объекта и контроль по изменению излучения при просвечивании объектов Контроль механических перемещений и вибрации оборудования чаще всего реализуют способом отражения, а также размещением приемника излучения на подвижном объекте и его освещением от стационарного излучателя При этом выполняется два вида преобразования - модуляция фототока пропорционально амплитуде механических колебаний и дальнейшее преобразование фототока в напряжение, из которого можно получить частотный сигнал или цифровой код с помощью АЦП

На чувствительность фотоэлектрического преобразователя механических перемещений 5 = Л£/вых/Л^изм влияют световой поток, расстояние между источником и приемником излучения, наличие фоновой засветки, площадь светочувствительного окна и чувствительность фотодиода, а также его угловое положение относительно источника света и контролируемого изделия

Вследствие этого при разработке приборов фотоэлектрического контроля требуется учитывать как метрологические, так и конструктивные параметры фотодатчиков, и для повышения достоверности результатов контроля согласовывать спектральные характеристики источника и приемника излучения, а также автоматически компенсировать влияние мешающих факторов

Для повышения чувствительности фотоэлектрического преобразования применяют два основных способа увеличивают силу света посредством импульсной токовой накачки источника излучения и повышают обратное напряжение фотодиода в приемнике излучения, работающего фото диодном режиме

Современные способы повышения чувствительности фотоприемников основаны на установке фотодиода на входе усилителя с резистором /?ос в цепи обратной связи для преобразования фототока /ф в напряжение /Увых = ¡фКос При слабом световом потоке для повышения выходного напряжения усилителя нужно использовать резистор /?0с в десятки мегом, однако его увеличение приводит к уменьшению помехоустойчивости, возрастанию шумового напряжения и, в итоге, к снижению точности фотоэлектрического преобразования

Для оценки возможности повышения чувствительности фотоприемников проведены предварительные измерения темнового тока и емкости фотодиодов Установлено, что темновые токи фотодиодов ФД-24К и ФД-7К при увеличении обратного напряжения [/0бр от 0 до 25 В возрастают от минимального значения /т < 0,2 нА до уровня /т = (140 160) нА (рис 1), а емкости этих фотодиодов уменьшаются от начального значения Сд» 1100 пФ до Сл~ 500 пФ (рис 2)

В результате данных исследований установлена возможность применения фотодиодов, работающих в фотовольтаическом режиме, для контроля слабых световых потоков при минимальной границе фототока в 1 нА При этом включение фотодиода между входами усилителя с цепью обратной связи позволяет ослабить влияние емкости Сд на полосу рабочих частот фотодатчиков

Сравнительный анализ параметров световых излучателей показал, что в портативной аппаратуре фотоэлектрического контроля наиболее целесообразно применять лазерные диоды, которые обеспечивают высокую освещенность фотоприемников на значительном расстоянии от излучателя за счет узкой диаграммы направленности светового потока по сравнению со светодиодами

Измерительные характеристики фотодатчиков зависят от двух факторов линейности преобразования механических параметров в модуляцию светового потока и световой характеристики фотодиода При совершенствовании аппаратуры фотоэлектрического контроля механических и вибрационных параметров кроме этих задач требуется решать технические вопросы, связанные с наличием внешней фоновой засветки фотоприемников и изменением температуры эксплуатации, влияющих на достоверность результатов контроля

Общей задачей, решаемой в диссертационной работе, является создание высокочувствительной аппаратуры фотоэлектрического контроля механических параметров, основанной на применении активных фотопреобразователей с автоматической коррекцией погрешностей результатов измерений В связи с этим необходимо усовершенствовать способы фотоэлектрического контроля и оптимизировать параметры источников и приемников излучения для повышения чувствительности и линейности аппаратуры контроля механических параметров, применяя теоретические и экспериментальные исследования

Вторая глава посвящена вопросам повышения линейности характеристики преобразователей механических перемещений в электрические сигналы

При сравнительном анализе существующих способов преобразования и конструкций оптоэлектронных датчиков перемещений установлено, что все они характеризуются примерно одинаковой чувствительностью и простотой применения при испытаниях или контроле вибрационных параметров оборудования

На основании проведенных исследований предложено для повышения чувствительности фотодатчиков отражательного типа уменьшать угол наклона светового потока к контролируемой поверхности и применять отражатели на основе алюминиевой фольги с ограниченной площадью поверхности, обеспечивающие высокий коэффициент отражения оптического излучения

Фотодиоды

Экран

Для линейного преобразования механических перемещений в модуляцию светового потока предложено использовать фотоприемники со светочувствительными окнами треугольной формы При освещении такого фотоприемника узкой полосой света перемещение контролируемого объекта приводит к линейному изменению уровня освещенности и, как следствие, к линеаризации зависимости фототока от изменения положения или вибрации объекта контроля

Для расширения диапазона измерения амплитуды колебаний при прочностных испытаниях ^"^вибрщ®16 строительных конструкций в приемнике излучения

ч Полоса предложено устанавливать не один, а два фотодио-лазерного

света Да с отдельными треугольными отверстиями в све-

Рис 3 тозащитном экране (рис 3)

В схеме такого устройства (рис 4) за счет положительной обратной связи по переменному току обеспечивается надежное выделение вибрационных параметров при высоком уровне фоновой засветки ¡Увых Аналогичную схему фотодатчика, снабженного

светозащитным экраном с двумя отверстиями прямоугольной формы, можно использовать для допусково-Рнс 4 го контроля амплитуды вибрации оборудования

При анализе фотодатчиков установлено, что для постоянной освещенности Е = const площади контроля диаметром D при любом расстоянии между источником и приемником излучения нужно формировать угловое распределение силы света вида / = /о /cos3vj/ Для получения такой функции можно применить многомодовый световод, если подать на его входной торец лазерное излучение под углом к оптической оси При постоянном световом потоке Ф = const оптического излучения в телесном угле 180° <2а < 0 расстояние г между источ-

ником и приемником излучения г =

1

обратно пропорционально

V 7iЕ

251п(а/2)

углу а, а освещенность Е фотоприемника с площадью с!5 изменяется от минимального значения Ее, = Ф/2лг2 (при а < 180°) до максимального ЕМАх ~ ФМБ

При использовании развертки лазерного луча постоянную освещенность фотоприемника можно обеспечить применением экрана с треугольным отвер-

стием, если две его стороны выполнить в виде сегмента окружности с радиусом 2г, с учетом расстояния г между источником и приемником излучения

Экспериментально доказана возможность исключения влияния внешней засветки на результаты фотоэлектрического контроля механических перемещений, которая обеспечивается при установке между неподвижно закрепленным излучателем и размещенным на объекте контроля фотоприемником гибкого световода, имеющего внутренние светонепроницаемые экраны с отверстиями прямоугольной формы Для применения аппаратуры фотоэлектрического контроля с гибкими световодами разработана специальная методика, позволяющая упростить настройку фотодатчиков и сократить длительность цикла контроля в производственных условиях независимо от наличия фоновой засветки

Третья глава посвящена разработке и обоснованию усовершенствованного способа л структур построения фотоэлектрических преобразователей для контроля механических параметров, обеспечивающих высокую чувствительность при одновременном ослаблении влияния фоновой засветки

Показано, что подключение второго резистора Я] ~ Я ос к неинвертирую-щему входу усилителя (рис 5) позволяет уменьшить влияние его входных то-

га

Я,

CZh

f/вх! R<

t>

DA

ков на начальное смещение выходного напряжения и в

ЕХ2

Уф

два раза повысить чувствительности фотодатчика к фо-^вых тотоку, а его уравнение преобразования определяется выражением UBUx = I<v(R\ + Roc) ~ 2/Ф/?0с

Рнс 5

При ограниченных номиналах применяемых резисторов для повышения чувствительности фотодатчика можно использовать положительную обратную связь - включать третий резистор Яг « Я\ = /?ос между выходом и неинверти-рующим входом операционного усилителя (рис 6)

Согласно уравнению преобразования этой схемы

£/вых~2/фД0с(1 +Лос/2Я2), применение резистора Яг < 0,017?ос позволяет более чем в 50 раз повысить чувствительность фотодатчика

dh,

Рис б

Использование фотоприемников на усилителях с комбинированной обратной связью наиболее эффективно при контроле вибрационных колебаний При этом можно использовать отрицательную обратную связь для стабилизации начального уровня выходного напряжения усилителя, а цепью положительной обратной связи обеспечивать высокую чувствительность устройства

В схеме фотопреобразователя (рис 7) постоянный ток /фп фотодиода УБ преобразуется в напряжение Уеьгх ишх с коэффициентом Ки ~ 2/?0с, а переменная составляющая фототока /ф дополнительно усиливается в Кг = (1 + Лос/2^2) раз за счет применения в цепи поло-

■^ос

О

ПА

Г

Рнс 7

жителыюй обратной связи усилителя конденсатора С) и резистора Я2

Разделение цепей обратной связи усилителя по постоянному и переменному току практически позволяет использовать такие фотоприемники для достоверного контроля вибрации промышленного оборудования, а также при проведении прочностных испытаний строительных конструкций в производственных условиях при относительно большом уровне внешней засветки

В цифровых фотоэлектрических приборах контроля сигналы управления работой источника и приемника излучения формируются одним функциональным узлом Это позволяет реализовать автоматическую коррекцию погрешности за счет применения двухтактного режима работы фотоприемника или за счет модуляции светового потока излучателя в разных тактах преобразования

{ЩЬ

1Т4

В фотодатчиках, применяемых для непрерывного контроля механических параметров, мож-

1—о

Чзых но использовать двухтактный режим работы с инвертированием направления включения фотодиода Рис 8 УЛв соседних тактах (рис 8) Для повышения по-

мехоустойчивости преобразования длительности тактов целесообразно выбирать кратными периоду частоты сетевого напряжения (20 мс) В процессе работы в первом такте преобразования по сигналу управления иупр контакты переключателя БА устанавливаются в верхнее положение, а во втором такте перево-

дятся в нижнее состояние (рис 8) Выходное напряжение (УВых усилителя в каждом такте преобразования измеряется цифровым способом, и полученные значения кодов N1 = Кприцьт и Л'2 = -/¿пр^выхг сохраняются в блоке оперативной памяти При вычислении микропроцессором результата преобразования по разности этих кодов практически полностью компенсируется влияние входных токов, напряжения смещения и температурного дрейфа усилителя

Фотоэлектрические преобразователи, применяемые в качестве звеньев обратной связи в устройствах автоматического управления и регулирования, должны формировать импульсы с широтной модуляцией, линейно зависящей от фототока Для повышения чувствительности ШИМ фотодатчиков также можно использовать положительную обратную связь в интеграторе фототока

В высокочувствительном ШИМ фототока /ф (рис 9) в одном такте преобразования интегрируется разность токов (С/Пит/2/?б - /ф), а во втором такте -сумма токов (С/пит/2/?б + /ф) Напряжение 1]ВА на выходе усилителя линейно изменяется в пределах зоны гистерезиса триггера Шмитта на элементе ВО

Согласно уравнению преобразования *{] (?1-/2)/(?,+/2) = 2Л6/ф/С/пит

■'пит | V 1-4-1—Ь-И-Ь ■ устройство (рис 9) имеет линейную харак-

1_ГЗП_1_о теристику ШИМ, которая зависит только _С | ДД|^вых от стабильности напряжения питания С/пит Рис 9 и резистора Я6 в цепи обратной связи

Сочетание цепи положительной обратной связи с автоматической коррекцией погрешности позволяет повысить разрешающую способность светочас-тотных преобразователей В высокочувствительном преобразователе фототока в частоту фотодиод применяется для заряда и разряда конденсатора Си (рис 10) В первом такте преобразования анод фотодиода К£> через переключатель

5'А соединяется с нулевой цепью, а его катод - с инвертирующим входом однополярного усилителя ОА, и фототоком /ф через переключатель 5/1

та ^ И

ПА

ПО

БЫХ линейно заряжается интегрирующий конденсатор Си

За счет применения резистора /?3 «Я, = Яг в цепи положительной обратной связи усилителя скорость заряда емкости Си повышается в (1 + Я]/21^) раз по сравнению с обычным интегратором Миллера Для управления переключателем БА применен триггер Шмитта на элементе "Исключающее ИЛИ" с зоной гистерезиса А £/г = (УпиА /^5. которая задается резисторами и Я5 (рис 10)

При подключении фотодиода к входу интегратора сначала анодом, а затем катодом в двух тактах преобразования происходит заряд и разряд конденсатора Си фототоком /ф в пределах зоны гистерезиса триггера Шмитта При этом на выходе формируются импульсы, частота которых при выборе Л5 = 2/?4 прямо пропорциональна фототоку /пых = /фС^з + 0,5й|)/(С/ПИТСИЙ3)

Применение в цепи положительной обратной связи усилителя резистора Д3 ^ 0,01/?, повышает чувствительность устройства (рис 10) в Я\12ЯЪ и 50 раз, а погрешность нелинейности преобразования уНл - (^вх Аф ) ' уменьшается при использовании усилителя с наноамперным входным током /Вх « Аи

Анализ показал, что применение цепи положительной обратной связи в усилителях и интеграторах фототока позволяет повысить чувствительность любых фотоприемных устройств На основании этого можно сделать вывод об использовании положительной обратной связи как универсального способа, позволяющего в десятки раз повысить чувствительность фотодатчиков и увеличить разрешающую способность приборов фотоэлектрического контроля

Четвертая глава посвящена разработке и исследованию характеристик основных функциональных узлов фотоэлектрических преобразователей механических перемещений с приведением результатов, полученных при экспериментальной оценке технических параметров различных устройств, и анализом погрешностей разработанных фотоэлектрических преобразователей

Для повышения чувствительности и упрощения оптической системы фотодатчиков механических и вибрационных параметров разработана схема и конструкция источника монохромного излучения с разверткой луча в узкую полосу света В структурной схеме лазерного излучателя применены выпрямитель, стабилизатор напряжения, блок гальванической развязки управляющих сигналов, таймер и усилитель тока накачки лазерного диода (рис 11)

Рис 11

В начале цикла контроля через устройство гальванической развязки подается импульс управления, запускающий таймер Выходной сигнал таймера усиливается по току и подается на лазерный излучатель, который формирует узкую полосу лазерного света в течение интервала времени, задаваемого таймером, после чего лазерный излучатель выключается

Конструктивно блок управления лазерным излучателем реализован на двухсторонней печатной плате, к которой прикреплены излучатель и система развертки лазерного луча на основе стеклянного стержня с диаметром 08 мм

При освещении лазерным лучом одной стороны этого стержня на его противоположной стороне формируется узкая равномерная полоса света с шириной не более 1,5 мм на метровом расстоянии до объекта контроля

Предложена и экспериментально опробована конструкция фотоприемника лазерного излучения, в которой за счет применения красного светофильтра Красное стекло Корпус на оптической оси обеспечивается

значительное уменьшение влияния Ил внешней фоновой засветки при не-

" \ , 1[ большом ослаблении мощности ла-

Фотодиод Плата преобразователя зерного излучения, попадающего на

фотодиод (рис 12) Экспериментально установлено, что применение фотодиода типа ФД-24К с диаметром фоточувствительного окна около 10 мм, прикрытого светоотражающей пластинкой с отверстием треугольной формы, позволяет выполнять линейное преобразование в фототок колебаний с амплитудой до йм ^ 4 мм при освещении фотодатчика лазерной полосой света на расстоянии до 0,5 1,0 м

При экспериментальной оценке линейности характеристики светочастот-ного преобразователя (рис 8) установлено, что его погрешность нелинейности не превышает ±1% и сравнима с допустимыми разбросами коэффициентов оптического поглощения применяемых при калибровке нейтральных фильтров

Рассмотрены особенности схемной реализации фотоэлектрических преобразователей, внедренных и применяемых для контроля выпускаемой продукции на предприятиях "Научприбор" и "Протон" (г Орел)

Сравнение параметров разработанных устройств с известными фотодатчиками показывает, что применение усилителей с цепями комбинированной обратной связи позволяет повысить чувствительность фотодатчиков по напряжению от типового уровня Бу » (0,2 0,6) В/мм до значения Бц & 40 В/мм, т е более чем в 65 раз Использование лазерного диода с разверткой его луча в узкую полосу света позволяет увеличить расстояние между фотодатчиком и объектом контроля от типового значения/= (1 5) мм до/ = (0,5 1,0) мили, как минимум, в 40 раз, чем повышается универсальность практического применения таких устройств в приборах контроля При этом значительное улучшение основных технических параметров фотодатчиков можно практически обеспечить при минимальных затратах на их усовершенствование и настройку

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе на основании теоретических и экспериментальных исследований получены следующие основные результаты

1 Теоретически и экспериментально доказана возможность повышения линейности преобразования механических перемещений в электрические сигналы за счет применения монохромного излучателя с разверткой луча в узкую полосу света и установки на оптическом входе приемников излучения светозащитных экранов с отверстиями треугольной или прямоуг ольной формы

2 Усовершенствован способ построения фотодиодных датчиков механических перемещений, позволяющий значительно - более чем на порядок - повысить их чувствительность и увеличить расстояние до объектов контроля за счет применения усилителей с положительной обратной связью

3 Установлена перспективность применения интеграторов с положительной обратной связью для расширения диапазона в наноамперную область преобразования фототока в частоту и скважность импульсов, в которых за счет автоматической коррекции аддитивной погрешности обеспечивается компенсация влияния входных токов интегратора на результаты преобразования

4 Предложены и исследованы структурные схемы высокочувствительных преобразователей фототока в напряжение, частоту и скважность импульсов, позволяющие повысить разрешающую способность аппаратуры фотоэлектрического контроля при минимальных аппаратурных затратах за счет автоматической коррекции аддитивной погрешности, выполняемой в процессе двухтактного преобразования светового излучения в электрический сигнал

5 Предложены и экспериментально исследованы новые конструкции фотоэлектрических преобразователей, защищенные свидетельствами на полезные модели, обеспечивающие линейность преобразования механических перемещений в электрический сигнал и высокую достоверность результатов контроля

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Богданов, Н. Г. Способ повышения чувствительности фотоэлектрических преобразователей [Текст] / Н Г Богданов, Ю Б Иванов, Д П Санников Телекоммуникации, № 2, 2007 - С 35-38

2 Богданов, Н. Г. Расширение динамического диапазона фотоэлектрических преобразователей [Текст] / Н Г Богданов, Ю Б Иванов, Е Ю Наумов И Телекоммуникации, № 7, 2007 - С 41-44

3 Иванов, Ю. Б. Фотоэлектрический контроль частоты изгибных колебаний [Текст] / Ю Б. Иванов, Н Г Богданов, С Н Плотников // Контроль Диагностика 2008, № 9

4 Волков, М. А. Светочастотные преобразователи для цифровых приборов неразрушающего контроля [Текст] / М А Волков, Ю Б Иванов, Е Ю Наумов // Известия Орел-ГТУ Серия "Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии", № 5,2007 - С 20-23

5 Иванов, Ю. Б. Высокочувствительный фотоэлектрический преобразователь для телекоммуникационных систем [Текст] / Ю Б Иванов, А Д Ефре-

мов // Тезисы докладов XII Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании", Рязанский ГРТУ, 2007 - Рязань, 2007 - С 90-92

6 Богданов, Н. Г. Высокочувствительные фотоприемные устройства для систем телекоммуникаций [Текст] / Н Г Богданов, Ю Б Иванов // Материалы I Всероссийской научно-технической конференции "Информтех-2008" - Курск, 2008 - С 84-85

7 Богданов, Н. Г. Корреляционный контроль параметров движущихся объектов [Текст] / Н Г Богданов, Ю. Б Иванов // Сб трудов международной научно-технической конференции "Приборостроение-2005", 12 сентября 2005 г -Мисхор, 2005 -С 195-196

8 Богданов, Н. Г. Свойства светочастотных преобразователей на цифровых микросхемах [Текст] / Н Г Богданов, Ю Б Иванов // Материалы 33-й Всероссийской научно-технической конференции "Сети, системы связи и телекоммуникации" - Рязань, 2008 - С 295 - 296

9 Багринцев, Д. Ю Двухтактные фотопреобразователи с коррекцией аддитивных погрешностей [Текст] / Д Ю Багринцев, М А Волков, Ю Б Иванов/ // Материалы 33-й Всероссийской научно-технической конференции "Сети, системы связи и телекоммуникации" - Рязань, 2008 - С 293 - 294

10 Патент на полезную модель № 73074, МПК ООП 1/44 Светочастот-ный преобразователь [Текст]/Н Г Богданов, Ю Б Иванов Опубл 10 05 2008 Бюл № 13

11 Патент на полезную модель № 75035 , МПК вОШ 9/00 Устройство для измерения параметров вибрационных колебаний [Текст] / Н Г Богданов, Ю Б Иванов, С Н Плотников Опубл 20 07 2008 Бюл № 20

12 Патент на полезную модель № 75036, МПК С01Н 11/00 Устройство для измерения длины витого провода [Текст] / Д Ю Багринцев, Ю Б Иванов Опубл 20 07 2008 Бюл № 20

13 Патент на изобретение № 2237371, МПК7 Н04К 1/10 Способ защиты информации в линии связи [Текст] / Н Г Богданов, Ю Б Иванов Опубл 27 09 2004 Бюл № 27

14 Богданов, Н. Г. Способ определения резонансной частоты и декремента затухания колебаний Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2008108584 от 04 03 08 [Текст] /Н Г Богданов, Ю Б Иванов, С Н Плотников - 8 с

Иванов Юрий Борисович

Совершенствование фотоэлектрических преобразователен для контроля механических перемещений

05 11 13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати _^3;ентября 2008 г Формат 69x84/16 Печать офсетная Уел печ л 1,0 Тираж 80 экз Заказ № ЧМ

Отпечатано в типографии Академии ФСО России 302034, г Орел, ул Приборостроительная, 35

Введение.

Глава 1 Аналитический обзор способов построения и характеристик фотоэлектрических преобразователей механических перемещений.

1.1 Классификация и структура приборов фотоэлектрического контроля.

1.2 Оценка возможности повышения чувствительности фотоприемников.

1.3 Оценка частотного диапазона фотопреобразователей.

1.4 Сравнительный анализ параметров световых излучателей.

Выводы по первой главе.

Глава 2 Способы улучшения характеристик преобразователей перемещений в модуляцию потока излучения.

2.1 Сравнительный анализ способов преобразования механических перемещений в модуляцию светового потока.

2.2 Особенности линейного преобразования механических перемещений в модуляцию светового потока.

2.3 Особенности уменьшения влияния фоновой засветки на чувствительность фотодатчиков.

2.4 Анализ параметров фотодатчиков механических перемещений.

Выводы по второй главе.

Глава 3 Разработка способов повышения чувствительности фотодатчиков.

3.1 Анализ фотопреобразователей на операционных усилителях с комбинированной обратной связью.

3.2 Анализ фотопреобразователей переменного тока.

3.3 Разработка и анализ высокочувствительных преобразователей фототока в частоту импульсов.

3.4 Разработка и анализ фотопреобразователей с аддитивной коррекцией инструментальных погрешностей.

Выводы по третьей главе.

Глава 4 Разработка и исследование характеристик функциональных узлов фотоэлектрических преобразователей.

4.1 Разработка и исследование лазерного источника светового излучения.

4.2 Исследование фотоэлектрического частотного преобразователя.

4.3 Исследование оптоэлектронного преобразователя для контроля вращения анода рентгеновской лампы.

4.4 Особенности применения высокочувствительных фотопреобразователей для контроля электрических величин.

4.5 Оценка погрешностей фотоэлектрических преобразователей механических перемещений и вибрационных колебаний.

Выводы по четвертой главе.

Актуальность темы. Развитие современного промышленного производства и строительной индустрии характеризуется повышением требований к качеству выпускаемой продукции, выполнение которых позволяет обеспечить ее конкурентоспособность по сравнению с зарубежными аналогами. Особое внимание в этом плане отводится фотоэлектрическим приборам, применяемым для неразрушающего бесконтактного контроля механических перемещений и вибрационных колебаний. Такая аппаратура используется при прочностных испытаниях железобетонных изделий и строительных конструкций, выполняемых вибрационным методом. Устройства фотоэлектрического контроля применяют для оценки чистоты поверхности и размеров выпускаемых деталей в области точного приборостроения, в системах позиционирования инструментов станков с числовым программным управлением, для контроля допустимой вибрации промышленного оборудования и т. п.

Широкое распространение фотоэлектрические устройства бесконтактного контроля получили и в ряде других областей: в системах охранной и пожарной сигнализации, в медицинской физиотерапии, в лазерной фотометрии, в газовой и жидкостной хроматографии, а также в системах контроля за-дымленности и запыленности производственных помещений, в современных системах волоконно-оптической связи и т. п.

Независимо от областей применения, основными требованиями к любым фотоэлектрическим преобразователям являются: обеспечение высокой чувствительности к контролируемым величинам, высокого быстродействия и линейности световой характеристики при минимальных аппаратурных затратах.

Благодаря развитию технологии полупроводникового производства в последнее время на два-три порядка улучшены параметры фотодиодов: тем-новой ток уменьшен от 1 мкА до 1 . 5 нА, задержка времени срабатывания - от 10 мкс до 1.4 не, а световая чувствительность повышена в 2 - 3 раза. В то же время схемотехнические способы преобразования фототока в напряжение практически не изменились. Для получения линейной измерительной характеристики либо подают на фотодиод обратное напряжение через резистор нагрузки (работа в фотодгюдном режиме), либо включают фотодиод на входе операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной обратной связи, преобразующим фототок в напряжение (работа в фотоволыпаическом режиме или в режиме короткозамкнутой нагрузки). При любом режиме работы фотодиодов чувствительность фотоэлектрических преобразователей ограничивается максимальными номиналами применяемых резисторов, увеличение которых практически приводит к повышению уровня шума и снижению чувствительности и помехоустойчивости аппаратуры контроля.

Учитывая высокие технические характеристики современных фотодиодов и операционных усилителей, имеется реальная возможность повышения чувствительности фотоэлектрических приборов контроля с обеспечением их работы в наноамперном диапазоне фототока. Такая возможность заключается в использовании способов автоматической коррекции погрешностей, широко применяемых в прецизионной цифровой измерительной аппаратуре.

Исследования в области фотоэлектрического преобразования базируются на фундаментальных работах известных ученых, в том числе Г. Р. Герца, открывшего в 1887 г. явление фотоэффекта, результатах исследований Столетова А. Г., а также современных отечественных и зарубежных ученых: Загорского Я. Т., Котюка А. Ф., Малинина В. В., Слюсарева Г. В., Авдошина Е. С., Воловича Г. И., Хоровица П. и других, которые обосновали теоретическую возможность и ограничения линейности преобразования световых параметров в эквивалентные величины электрического тока и напряжения.

Проблема фотоэлектрического контроля механических перемещений и вибрационных колебаний заключается в необходимости решения нескольких взаимосвязанных задач. Первая из них заключается в повышении чувствительности и расширении динамического диапазона фотоэлектрического пре-. образования, вторая - в обеспечении линейности преобразования механических перемещений в модуляцию светового потока, а третья задача связана с рациональным выбором и оптимизацией параметров источников излучения.

Учитывая, что повышение качества выпускаемой продукции и строительных конструкций невозможно без совершенствования аппаратуры фотоэлектрического контроля, то решение этих задач необходимо для фотоэлектрических преобразователей различного функционального назначения. При этом особого внимания заслуживает научная задача повышения чувствительности и расширения динамического диапазона аппаратуры фотоэлектрического контроля. Этим и характеризуется актуальность темы исследований.

Объектом исследования в работе являются приборы фотоэлектрического контроля параметров механических перемещений и колебаний.

Предмет исследования - активные преобразователи механических перемещений в напряжение и частоту импульсов.

Целью диссертагрюнной работы является повышение чувствительности и линейности фотоэлектрического преобразования, позволяющего увеличить расстояние до объектов контроля и обеспечить универсальность применения фотодатчиков механических перемещений и вибрационных колебаний.

К основным задачам исследований относятся:

- разработка преобразователей перемещений и вибрационных колебаний в модуляцию светового потока на основе лазерных излучателей и фотодиодов с разной формой светочувствительной поверхности для улучшения характеристик фотоэлектрических приборов допускового контроля;

- теоретическое исследование высокочувствительных фотоэлектрических преобразователей на усилителях с комбинированной обратной связью;

- разработка и исследование фотоэлектрических частотных преобразователей с автоматической коррекцией аддитивной погрешности, применяемой для уменьшения влияния фоновой засветки на достоверность результатов контроля механических перемещений;

- разработка структурных схем построения и анализ инструментальных погрешностей фотоэлектрических преобразователей, применяемых для контроля параметров механических перемещений и вибрационных колебаний.

Методы и средства исследований.

При решении диссертационных задач использовались методы общей теории систем, теория автоматического управления, методы математического и схемотехнического моделирования на ПЭВМ, теория погрешностей измерений, теория функций комплексного переменного, методы аппроксимации характеристик нелинейных элементов и спектральный анализ электрических сигналов, а также экспериментальное моделирование функциональных узлов фотопреобразователей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработан способ линейного фотоэлектрического преобразования механических параметров в электрические, основанный на законах лучевой оптики с учетом функциональной зависимости расположения источника излучения и объекта контроля, позволяющий повысить универсальность применения фотопреобразователей механических перемещений;

- разработан способ преобразования светового излучения в напряжение, частоту и скважность импульсов, основанный на законе Столетова, с последующим усилением сигнала и применением положительной и отрицательной обратных связей по указанным параметрам, позволяющий повысить чувствительность фотоэлектрических преобразователей механических перемещений;

- разработаны оригинальные структуры фотопреобразователей с защитой от внешней фоновой засветки, обеспечивающие стабилизацию начального уровня выходного сигнала и линейность преобразования механических перемещений в напряжение и частоту.

Практическая ценность работы заключается в том, что в результате теоретических и экспериментальных исследований разработаны и внедрены в научно-производственном объединении "Научприбор" (г. Орел) фотодатчики, применяемые для контроля вращения анода рентгеновской лампы МЦРУ "Сибирь". Кроме этого, разработано и внедрено на предприятии "Протон" малогабаритное цифровое устройство со светочастотным преобразованием, применяемое для контроля качества выпускаемых светодиодов в технологическом процессе их производства.

Разработаны и экспериментально исследованы принципиальные схемы фотоэлектрических преобразователей, реализованные на фотодиодах, микромощных операционных усилителях и КМОП логических элементах. Такие датчики характеризуются минимальным энергопотреблением и предназначены для использования в автономных приборах, служащих для фотоэлектрического контроля вибрационных параметров промышленного оборудования и для допускового контроля качества светодиодов на разных стадиях технологического производства.

Результаты проведенных исследований используются в учебном процессе - на кафедре "Радиотехники и электроники" Академии ФСО России при проведении занятий по дисциплинам "Электронная техника", "Электротехника и электроника" и "Электроника и схемотехника".

Основные результаты исследований обсуждены на Международной научной конференции "Приборостроение - 2005" (г. Мисхор), на Всероссийской научно-технической конференции в ОрелГТУ" (2005, г. Орел), на XII Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании" (2007, г. Рязань), на 33-й Всероссийской научно-технической конференции "Сети, системы связи и телекоммуникации" (2008, г. Рязань) и на Всероссийской научно-технической конференции "Информтех-2008", г. Курск.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержание которых изложено на 145 страницах, содержит 57 рисунков и список литературы из 76 наименований.

Выводы по четвертой главе

1 Экспериментально доказано, что освещение боковой грани цилиндрического стеклянного стержня позволяет развернуть лазерный луч в узкую полосу света, имеющую малую расходимость по ширине на расстоянии в десятки сантиметров при небольшом ослаблении мощности оптического излучения.

2 Установлено, что для ограничения ширины полоски лазерного света в пределах 1,0. 1,5 мм целесообразно устанавливать на выходе излучателя два светозащитных экрана с отверстиями щелевидной формы, которые позволяют исключить влияние дифракционных полос на результаты фотоэлектрического контроля механических перемещений и параметров вибрационных колебаний.

3 Применение разработанной схемы управления лазерным излучателем с оптической системой развертки позволяет обеспечить долговременную стабильность мощности излучения за счет ограничения и стабилизации тока накачки лазерного диода и его включения таймером только в циклах фотоэлектрического контроля с автоматическим выключением в остальное время.

4 В результате проведенных исследований схемы преобразователя лазерного излучения в частоту импульсов подтверждена линейность светочастотной характеристики в килогерцовом диапазоне частот и практически доказана возможность десятикратного повышения чувствительности таких устройств за счет применения интегратора фототока с положительной обратной связью.

5 Разработаны и экспериментально опробованы оптоэлектронные преобразователи скорости вращения в частоту импульсов, применение которых позволяет реализовать бесконтактный контроль динамических параметров при минимальных аппаратурных затратах.

6 Доказана универсальность применения предложенного способа повышения чувствительности не только для фотодатчиков механических перемещений, но и для преобразователей электрических величин с промежуточным фотоэлектрическим преобразованием.

7 В результате анализа основных и дополнительных погрешностей фотоэлектрических преобразователей на усилителях с комбинированной обратной связью подтверждена высокая точность предложенных устройств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований устройств фотоэлектрического контроля установлено следующее.

1 В высокочувствительных приборах фотоэлектрического контроля необходимо использовать фотодиоды, работающие в режиме короткозамкнутой нагрузки, применение которого позволяет уменьшить темновой ток до долей на-ноампера и обеспечить значительное повышение разрешающей способности фотодатчиков механических перемещений.

2 Для расширения диапазона частот фотоприемников нужно понижать эквивалентное сопротивление нагрузки фотодиодов, в частности, за счет их включения между входами дифференциальных усилителей. Такое включение позволяет уменьшить влияние нестабильности внутреннего сопротивления фотодиода и температурного изменения темнового тока на линейность световой характеристики.

3 Применение в портативной аппаратуре фотоэлектрического контроля лазерных диодов позволяет обеспечить высокую освещенность фотодатчиков на расстоянии до одного-двух метров от излучателя за счет повышенной мощности излучения и узкой диаграммы направленности лазерного луча по сравнению с аналогичными параметрами светоизлучающих диодов.

4 Повышение линейности преобразования механических перемещений в глубину модуляции фототока обеспечивается при развертке лазерного луча в узкую полосу света с помощью цилиндрической стеклянной призмы и использовании приемника излучения с фоточувствительным окном треугольной формы.

5 Подключение фотодиодов между входами операционных усилителей с комбинированными цепями положительной и отрицательной обратной связи позволяет в десятки раз повысить коэффициент преобразования фототока в напряжение и тем самым значительно увеличить разрешающую способность аппаратуры фотоэлектрического контроля. Разделение цепей обратной связи по постоянному и переменному току позволяет обеспечить высокую стабильность начального уровня при высокой чувствительности к переменному фототоку.

6 Применение в фотодатчиках усилителей с комбинированной обратной связью и двухтактным режимом работы для автоматической коррекции аддитивной погрешности является универсальным способом улучшения параметров фотоприемных устройств, позволяющим увеличить разрешающую способность и расширить диапазон измерения приборов фотоэлектрического контроля.

7 Введение в интеграторы фототока дополнительной цепи положительной обратной связи обеспечивает значительное - в десятки раз - увеличение крутизны характеристики светочастотного преобразования и повышение чувствительности фото датчиков с частотным и ШИМ выходом.

8 Значительное уменьшение влияния внешней засветки на чувствительность фотодатчиков механических перемещений обеспечивается за счет применения светонепроницаемых гибких световодов между источником и приемником излучения, имеющих внутреннюю светопоглощающую поверхность и диафрагмы с отверстиями прямоугольной формы. При открытом оптическом канале аналогичный эффект достигается установкой на оптическом входе фотоприемника красного светофильтра в сочетании с лазерным источником излучения.

9 Применение предложенной методики настройки аппаратуры фотоэлектрического контроля с гибкими световодами при вибрационных испытаниях позволяет упростить и сократить длительность цикла контроля в производственных условиях и устранить влияние внешней засветки.

10 Разработанные конструкции излучателя с разверткой лазерного луча и фотоприемников разного типа практически изготовлены, экспериментально опробованы и внедрены на двух предприятиях для технологического контроля выпускаемой продукции. Новизна проведенных исследований подтверждена патентами на изобретения, а на предложенные технические решений получены три свидетельства на полезную модель.

На основании изложенного можно сделать вывод о завершенности проведенных исследований, в результате которых значительно повышена чувствительность и разрешающая способность аппаратуры фотоэлектрического контроля механических параметров в соответствии с поставленной целью работы.

1. Коробко В. И., Слюсарев Г. В. Состояние и перспективы развития вибрационного метода интегральной оценки качества железобетонных конструкций. // Изв. вузов. Строительство, 1995. С. 104 - 107.

2. Мироненко А. В. Фотоэлектрические измерительные системы. М.: Энергоатомиздат, 1967. -348 с.

3. Аксененко М. Д., Бараночников М. Л. Приемники оптического излучения: Справочник. М.: Радио и связь, 1987. - 296 с.

4. Полупроводниковые фотоприемники: ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны спектра / И. Д. Анисимова, И. М. Викулин; Под ред. В. И. Стафеева. -М.: Радио и связь, 1984.-216 с.

5. Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и цифровых электронных устройств. -М.: Додека-ХХ1, 2005. С. 145 - 146.

6. Сиренький И. В., Рябинин В. В., Голощапов С. Н. Электронная техника. СПб.: Питер, 2006. - 413 с.

7. Иванов В. И., Аксенов А. И., Юшин А. М. Полупроводниковые электронные приборы: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1988. - С. 409 -411.

8. Интегральные микросхемы. Операционные усилители: Справочное издание. Том 1. — М.: Додэка, 1993. -238 с.

9. Шило В. Л. Популярные микросхемы КМОП: Справочник. М.: Ягуар, 1993.-64 с.

10. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. школа, 1983.-536 с.

11. Загорский Я. Т., Котюк А. Ф. Основы метрологического обеспечения лазерной энергетической фотометрии. -М.: Изд. стандартов, 1990. 172 с.

12. Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC: Программа Electronics Workbench и ее применение. М.: Солон-Р, 1999. - 506 с.

13. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 304 с.

14. Источники и приемники излучения. / Г. Г. Ишанин, Э. Д. Панков, А. Л. Андреев, Г. В. Полыциков. СПб.: Политехника, 1991. - 348 с.

15. Кончаловский В. Ю. Цифровые измерительные устройства. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 304 с.

16. Виглеб Г. Датчики: Устройство и применение. М.: Мир, 1989. - 286 с.

17. Гальперин М. В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 320 с.

18. Измерения в электронике: Справочник./ В. А. Кузнецов, В. А. Долгов, В. М. Каневских и др.; Под ред. В. А. Кузнецова. М.: Энергоатомиздат, 1987. -512 с.

19. Каталог продукции ЗАО "Протон". Орел: Протон, 2007. - 240 с.

20. Дураев В. П. Лазеры для волоконно-оптических систем передачи информации. Современная электроника. № 4, 2008, С. 56 - 60.

21. Жеребцов И. П. Основы электроники. Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 352 с.

22. Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения. М.: Изд-во МГТУ, 2001.- 162 с.

23. Кривченко Т. П., Чепурин И. Н. Полупроводниковые датчики компании Моторола. Современная электроника, № 3, 2003. С. 34 - 38.

24. Красильников H.H. Теория передачи и восприятия изображений. М.: Радио и связь, 1986. - 328 с.

25. ГОСТ 17772-88. Приемники излучения. Полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Методы измерения фотоэлектрических параметров и определения характеристик.

26. Ишанин Г. Г., Панков Э. Д., Андреев А. Л., Польщиков Г. В. Источники и приемники излучения. СПб.: Политехника, 1991. - 356 с.

27. Лысенко О. Н. Фотоэлектрические датчики компании SICK AG II Компоненты и технологии, 2005. № 5. С. 23 - 29.

28. Новицкий П. В., Кнорринг В. Г., Гутников В. С. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л.: Энергия, 1970. - 424 с.

29. Малинин В. В. Моделирование процесса преобразования оптического сигнала в электрический в ФПМ на приборах с зарядовой связью. // Информация и космос. 2004, № 4. - С. 48 - 54.

30. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Т. 3. Пер. с англ. М.: Мир, 1993. - 367 с.

31. Москатов Е. А. Электронная техника. Таганрог, 2004. - 121 с.

32. Брун Е. Жидкостная хроматография полимеров: настоящее и будущее: Пер. с англ. // Российский химический журнал, 2003, № 1. — С. 90 101.

33. Богданов Н. Г., Иванов Ю. Б., Санников Д. П. Способ повышения чувствительности фотоэлектрических преобразователей. / Телекоммуникации, № 2, 2007.-С. 35 -38.

34. Лачин В. И., Савелов Н. С. Электроника: 5-е изд. Ростов н/Д: Феникс, 2005.-704 с.

35. Богданов Н. Г., Иванов Ю. Б., Наумов Е. Ю. Расширение динамического диапазона фотоэлектрических преобразователей. / Телекоммуникации, № 7, 2007.-С. 41-44.

36. Справочник по средствам автоматики. / Под ред. В. Э. Низэ и И. В. Антика. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 504 с.

37. Макаров И. М., Менский Б. М. Линейные автоматические системы (элементы теории, методы расчета и справочный материал). М.: Машиностроение, 1977. — 464 с.

38. Богданов Н. Г., Иванов Ю. Б. Высокочувствительные фотоприемные устройства для систем телекоммуникаций. // Материалы I Всероссийской научно-технической конференции "Информтех-2008". Курск, 2008. - С. 84 - 85.

39. Каталог микросхем фирмы Analog Devices, 2006. С. 245 - 247.

40. Богданов Н. Г., Иванов Ю. Б. Свойства светочастотных преобразователей на цифровых микросхемах. // Материалы 33-й Всероссийской научно-технической конференции "Сети, системы связи и телекоммуникации". Рязань, 2008.-С. 295-296.

41. Багринцев Д. Ю., Волков М. А., Иванов Ю. Б. Двухтактные фотопреобразователи с коррекцией аддитивных погрешностей. // Материалы 33-й Всероссийской научно-технической конференции "Сети, системы связи и телекоммуникации". Рязань, 2008. - С. 293 - 294.

42. Шляндин В. М. Цифровые измерительные устройства. М.: Высшая школа, 1981. - 335 с.

43. Лозицкий С. М. Схемы, методики и сценарии тестирования SPICE-совместимых макромоделей операционных усилителей. / Современная электроника, 2006, № 4. С. 50 - 55.

44. Богданов Н. Г., Иванов Ю. Б. Светочастотный преобразователь. Патент на полезную модель № 73074 от 16.01.08.

45. Волков М. А., Иванов Ю. Б., Наумов Е. Ю. Светочастотные преобразователи для цифровых приборов неразрушающего контроля. / Известия Орел-ГТУ. Серия "Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии", № 5, 2007. С. 20 - 23.

46. Алиев Т. М., Сейдель Л. Р. Автоматическая коррекция погрешностей цифровых измерительных приборов. М.: Энергия, 1975. - 216 с.

47. Загорский Я. Т., Иванов Б. Р. Микромощные электронные измерительные устройства. — М.: Энергоатомиздат, 1993. 320 с.

48. Коробко В. И. Способ определения перемещения элемента конструкции под нагрузкой. Авт. свид. СССР № 1394110, 1988. Бюл. № 17.

49. Технические средства диагностирования: Справочник / В. В. Клюев, П. П. Пархоменко, В. Е. Абрамчук и др.; Под общей ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 1989. - 672 с.

50. Фотодиод ФД-24К. Технические условия ТУ-3-3.1693-79. 39 с.

51. Коробко В. И., Павленко А. А., Мисун С. Н. Способ определения максимального перемещения элемента конструкции в виде пластинки при поперечном изгибе под действием равномерно распределенной нагрузки. Патент на изобретение № 2157520, 2000. Бюл. № 28.

52. Богданов Н. Г., Иванов Ю. Б., Плотников С. Н. Устройство для измерения параметров вибрационных колебаний. Патент на полезную модель № 75035 от 04.03.08.

53. Коробко В. И., Слюсарев Г. В. Способ интегральной оценки качества предварительно напряженных изгибаемых железобетонных элементов и устройство для его осуществления. Патент на изобр. № 2036462, 1995. Бюл. № 15.

54. Багринцев Д. Ю., Иванов Ю. Б. Устройство для измерения длины витого провода. Патент на полезную модель № 75036 от 04.03.08.

55. Иванов Б. Р. Цифровой измеритель мощности оптического излучения // Приборы и системы управления, 1991. № 11. С. 46 - 47.

56. Авдошин Е. С., Авдошин Д. Е. Волоконно-оптические измерительные датчики и приборы //Зарубежная электроника, 1991, №2.-С.35-55.

57. Нефедов А. В., Аксенов А. И. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Микросхемы. Часть 1. Справочник. М.: Радио и связь, 1993. - 240 с.

58. Коробко В. И. Способ контроля физико-механических характеристик конструкций. Авт. свид. № 1811278, МПК G 01 N 3/32, 1993. Бюл. № 22.

59. Сехниашвили Э.А. Интегральная оценка качества и надежности предварительно напряженных конструкций. М.: Наука, 1988. - 486 с.

60. Сайт Интернета www.sensor.ru.

61. Диагностика микрогеометрии поверхности детали с использованием лазера. / Афонасьев Б. И., Тиняков А. И., Барсуков Г. В., Поляков А. И. Орел: Орел-ГТУ.- 16 с.

62. Пустынский И. Н. и др. Адаптивные фотоэлектрические преобразователи с микропроцессорами. М.: Энергоиздат, 1990. 80 с.

63. Богданов Н. Г., Иванов Ю. Б., Плотников С. Н. Способ определения резонансной частоты и декремента затухания колебаний. Решение о выдаче свидетельства на изобретение по заявке № 2008108584 от 04.03.08. 8 с.

64. Богданов Н. Г., Иванов Ю. Б. Способ защиты информации в линии связи. Патент на изобретение № 2237371, МПК8 Н04К 1/10 от 27.09.2004.

65. Кизлюк А. И. Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства М.: Антелком, 1999. - 208 с.

66. Загорский Я. Т., Кауфман С. А. Воспроизведение единицы средней мощности лазерного излучения. / Измерительная техника, 1979, № 11. С. 28 - 30.

67. Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. Киев, Вища школа, 1971.-468 с.

68. Иванов Ю.Б., Богданов Н. Г., Плотников С. Н. Фотоэлектрический контроль частоты изгибных колебаний. // Контроль. Диагностика. 2008, № 9.

69. Мощные светодиоды осветительного класса. / Современная электроника. № 4, 2008.-С. 15.

70. Свечников С. В., Смовж А. К., Каганович Э. Б. Фотопотенциометры и функциональные фоторезисторы. М.: Советское радио, 1978. - 148 с.

71. Михеев Г. М. Соединитель световода с фотоприемником. Патент на изобретение № 2029975, МПК 002В 6/42 от 27.02.1995. Бюл. № 4.

72. Яворский Б. М., Селезнев Ю. А. Справочное руководство по физике. -М.: Наука, 1989.-576 с.