ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2014, № 4, с. 141-142
УДК 658:51.001.5:534
ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ В ЛАБОРАТОРИЯХ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СТЕНД ДЛЯ АКУСТООПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
© 2014 г. С. С. Шибаев, Д. П. Волик
Поступила в редакцию 22.11.2013 г. После доработки 21.02.2014 г.
DOI: 10.7868/S0032816214040223
В состав стенда (рис. 1) входят источник когерентного излучения (гетеролазер); исследуемый акустооптический дефлектор (АОД); оптическая система для двумерного согласования геометрических параметров исходного лазерного пучка с возможностями дефлектора и фотоприемного устройства; с.в.ч.-часть; персональный компьютер (ПК); модуль сопряжения.
Оптическая схема стенда представляет собой вариацию классической схемы акустооптическо-го процессора — спектроанализатора [1, 2].
Модуль сопряжения — согласующий интерфейс между ПК и оптической системой — выполняет преобразование светового сигнала в электрический, его последующую оцифровку и ввод в ПК. В ПК при помощи разработанного программного обеспечения осуществляется сбор данных от модуля сопряжения и управление им по интерфейсу USB-2.0. По Ethernet-интерфейсу обеспечивается управление с.в.ч.-генератором E4428C компании Agilent Technologies (www.agilent.com). Роль источника с.в.ч.-сигнала может выполнять синтезатор частоты, что обеспечит лучшую автономность и компактность установки.
Внешний вид платы модуля сопряжения показан на рис. 2.
В модуле сопряжения используется кремниевый p-i-n-фотодиод S8650 фирмы Hamamatsu (www.hamamatsu.com), сочетающий значительные размеры активной области (1 см2) и возможность работать при высоких частотах модуляции. Частота отсечки при нагрузке 50 Ом и обратном напряжении 70 В составляет 40 МГц. При помощи переключателей и прецизионного подстроеч-ного резистора можно менять нагрузку фотодиода и режим его работы: фотогальванический или фотодиодный. В последнем случае требуемое обратное напряжение подается на диод от бортового вторичного источника. Вся плата модуля сопряжения питается от USB-разъема ПК.
Предварительное усиление снимаемого с нагрузки фотодиода сигнала осуществляется видеоусилителем на основе AD8616 (Analog Devices, www.analog.com). На его выходе для вывода неоцифрованного сигнала на осциллограф предусмотрен разъем.
Вторым каскадом усиления служит видеоусилитель на PGA117 (Texas Instruments, www.ti.com) с задаваемым программно от микроконтроллера по интерфейсу SPI дополнительным дискретным набором коэффициентов усиления: 1, 2, 5, 10. Эти значения можно задавать как с ПК, так и вручную
Рис. 1. Функциональная схема стенда.
142
ШИБАЕВ, ВОЛИК
Рис. 2. Внешний вид модуля сопряжения.
на плате при помощи трехразрядного переключателя (приоритетом обладает ручной переключатель). Общая погрешность усиления цепи из двух видеоусилителей не превышает 0.1%.
Оцифровка сигнала происходит в аналого-цифровом преобразователе MCP3201 (Microchip Technology, www.microchip.com), который также по интерфейсу SPI связан с микроконтроллером и передает ему по запросу в последовательной форме данные в виде 12-разрядных слов с частотой 10000 слов/с. Максимальная ошибка преобразования составляет 2 LSB (младших разряда), а нелинейность не превышает 1 LSB.
Микроконтроллер STM8S105C6T6 (STMicro-electronics, www.st.com) служит для управления видеоусилителем PGA117, аналого-цифровым преобразователем, для сбора данных и реализации заданного протокола обмена информацией между модулем сопряжения и ПК.
Для преобразования внутреннего потока данных в стандарт USB-интерфейса служит контроллер FT232RL от фирмы FTDI (www.ftdichip.com).
На плате также предусмотрены элементы оптической развязки шины данных и защиты от электростатики.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шибаев С.С., Волик Д.П., Роздобудько В.В. // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2008. Вып. 4. С. 32.
2. Шибаев С.С., Новиков В.М., Роздобудько В.В. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2010. Т. 13. № 1. С. 55.
Адрес для справок: Россия, 344006, Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105/42, Южный федеральный университет; Россия, 347928, Таганрог, ул. Шевченко, 2, корп. Е, Факультет электроники и приборостроения, кафедра радиотехнической электроники, лаборатория оптоэлектроники. Тел.: 8(863)4312482. E-mail: sheab@list.ru, DVLbest@mail.ru
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
№ 4 2014
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.