ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИМПУЛЬСНЫХ СВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ

Область техники
Заявляемое техническое решение относится к разделу устройств для измерения импульсных характеристик инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей, в частности, для измерения энергии импульсного излучения лазера.
Уровень техники
Известно устройство для измерения энергии лазерного излучения, включающее в себя заполненную жидкостью герметичную емкость с подвижной стенкой в виде мембраны, элемент для приема светового импульса и регистратор энергии светового импульса, (а.с. СССР №797330, 07.06.84 г; Автор: Чередников Олег Руфович МПК: G01J 5/34). Это техническое решение позволяет измерять энергию импульса лазерного сигнала, однако оно имеет сложную конструкцию, неудобно в эксплуатации, обеспечивает недостаточную точность измерений, что обусловлено спецификой обработки информации и представлении результатов измерений в аналоговом виде при измерении энергии светового импульса.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании простого в использовании, удобного, безопасного и точного устройства, позволяющего производить измерения энергии импульсного светового излучения.
Данная задача решается благодаря наличию в приборе фотодиода для регистрации и преобразования энергии светового импульса в измеряемое напряжение на конденсаторе, и микроконтроллера, служащего для последующей обработки сигнала и выдачи результатов, что позволяет измерять энергию импульсного сигнала излучаемого лазером или другим световым источником и выводить на дисплей результаты в цифровом виде.
Результатом, который обеспечивается приведенной совокупностью признаков, является удобство, простота и быстродействие и точность прибора. Также, что весьма важно, устройство безопасно при использовании в лабораторных работах, связанных с измерением энергии светового излучения в учебных заведениях, где в опытах участвуют как преподаватели, так и школьники (студенты).
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами. Чертежи представлены в объеме, достаточном для понимания полезной модели специалистами, и ни в какой мере не ограничивают объема полезной модели. На чертежах одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.
На фиг. 1 показана блок схема основных элементов прибора.
Осуществление полезной модели
Прибор для измерения энергии импульсных световых сигналов включает в себя фотодиод 5, преобразующий световой импульсный сигнал в фототок и подключенный к конденсатору 6. Конденсатор электрически соединен с согласующим усилителем 4, передающим сигнал на микроконтроллер 3, который выполняет вычисление энергии импульса и выводит результаты на дисплей 2 для их графического отображения в цифровом виде. Конденсатор 6, согласующий усилитель 4, микроконтроллер 3 и дисплей 2 размещаются внутри корпуса 1, выполненного из диэлектрического материала.
Устройство работает следующим образом: на фотодиод 5 направляется световой импульсный сигнал, который вызывает фототок, заряд от которого накапливается на конденсаторе 6.
Ток на выходе фотодиода I(t) можно выразить через чувствительность фотодиода S, А/Вт, которую можно откалибровать или взять из справочной литературы, и мощность светового сигнала P(t), Вт:
Изменение напряжения ΔU на конденсаторе выражается по формуле:
где  - изменение заряда на обкладках конденсатора, Кл; С - емкость конденсатора, Ф.
Следовательно, изменение напряжения на конденсаторе 6 ΔU оказывается пропорционально энергии лазерного импульса
Таким образом, измерение напряжения па конденсаторе 6, позволяет определять энергию светового импульсного излучения. Согласующий усилитель 4 служит для согласования напряжения на конденсаторе 6 с уровнем опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя, встроенного в микроконтроллер 3 (выполняет операцию умножения уровня сигнала на конденсаторе 6 на некоторый коэффициент). В микроконтроллере 3 производится аналого-цифровое преобразование сигнала и его обработка, расчет величины энергии импульса светового излучения производится в соответствии с формулой (3). Результаты расчетов выводятся на дисплей 2.
Достоинством предлагаемого прибора является: возможность измерения импульсных световых сигналов в широком временном диапазоне, повышение точности определения энергии светового импульсного сигнала в сравнении с существующими аналогами, прибор имеет простую конструкцию и удобен в использовании. Предлагаемое техническое решение может использоваться при проведении лабораторных работ связанных со световым лазерным излучением, для построения кривых зарядки и разрядки конденсатора.