Интерфейс измерительной системы анализатора пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения

Интерфейс измерительной системы анализатора иростраиственноэнергетических характеристик лазерного излучения.
Полезная модель относится к области радиофизики и электроники, может быть использовано в конструкциях измерительных комплексов, предназначенных для одновременной регистрации и визуализации пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения. Известны интерфейс измерительных систем (ИИС) I они содержат: множество первичных измерительных преобразователей; измерительные преобразователи, которые могут состоять из преобразователей аналоговых сигналов, интегральных коммутаторов, аналоговых устройств памяти, устройств сравнения аналоговых сигналов; аналоговых каналов связи; аналого-цифровые преобразователи; цифровые устройства, содержащие формирователи импульсов, преобразователи кодов, каналы цифровой связи, интегральные коммутаторы; устройства вывода информации; устройства управления и т. д.
Для каждой конкретной ИИС количество блоков, состав функций и связи между блоками устанавливаются назначением системы и требованиями к точности получаемой информации на её выходе.
Наиболее близким к полезной модели является ИИС аппаратуры системы контроля оси диаграммы направленности (СКОН) 2, которая позволяе  получать данные о распределении энергии в лазерном импульсном ИК -излучении с длительностью импульса  мкс и с частотой следования в диапазоне Он-200 Гц.
Интерфейс измерительной системы СКОИ состоит из последовательно соединенных первичного измерительного преобразователя на базе матричного пироэлектрического приемника из 400 ячеек, размер ячейки 4x4
-)-
мм , общая апертура 85 х 85 мм, спектратьный диапазон регистрируемого излучения 0, мкм, постоянная времени приемника , чувствительность Ю В/Дж; измерительного преобразователя, содержащего
MKM:GOlJ5/20
аналоговые устройства выборки и хранения информации, блок интегральных коммутаторов; двух параллельно соединенных аналого-цифровых преобразователей АЦП; устройства вывода информации на ЭВМ; блока управления, которое соединено с цифровым устройством, содержащим генератор синхроимпульсов, блок формирования синхроимпульса, а также с измерительным преобразователем и АЦП.
Интерфейс обеспечивает параллельный съем информации с матричного нриемника, запоминание ее в аналоговых устройствах выборки и хранения с последующим преобразованием в цифровую форму и вводом в ЭВМ. После ввода цифрового сигнала в ЭВМ производится его обработка, запись в долговременную память, вывод информацги на экран дисплея и на печать. Длительность регистрации излучения онределяется постоянной времени приемника и временем выборки и хранения блока аналоговой памяти, а частота следования синхроимпульсов зависит от времени съема и обрабо1ки информации. Визуальная оперативная оценка пространственного распределения энергии в плоскости приемника обеспечивается выводом цветного изображения на телевизионный экран. Педостатком СКОН является необходимость запоминания измерительной информации, что влечет за собой привлечение больщого объема аппаратных средств и обуславливает громоздкость установки, что ограничивает ее использование. Синхронизация работы ЭВМ осуществляется от блока цифрового устройства ИИС, это на нащ взгляд неудачное рещение, так как игнорируются возможности самой ЭВМ по скорости обмена информацией с ПИС.
Задачей заявленного рещения является упрощение конструкции ИИС
при повыщении его быстродействия и скорости обмена информации с ЭВМ.
Сущность заявляемого рещения заключается в том, что интерфейс
измерительной системы анализатора пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения, состоящий из последовательно соединенных нервичного измерительного преобразователя на базе
J
быстродействующего теплового многоэлементного нриемника, измерительного преобразователя, аналого-цифрового преобразователя, устройства вывода информации на ЭВМ и устройства унравления, которое соединено с измерительным преобразователем, аналого-цифровым цреобразователем и устройством вывода информации на ЭВМ,
йвбден Апервичньц измерительный преобразователь
терморегулятор, термочувствительньц слой многоэлементного приемника вьтолнен в виде пленки из материала с температурным гистерезисом фазового перехода нолупроводник-металл, при этом измерительньп преобразователь содержит последовательно соединенные счетчик, дешифратор, преобразователь сопротивление-напряжение.
Среди тепловых приемников быстродействующими являются пироэлектрические приемники 3 и приемники на основе пленок VO: 4. Термочувствительный элемент пироэлектрического приемника выполнен из материала, который обладает температурным гистерезисом диэлектрической проницаемости 3, а термочувствительный слой приемника из пленки VO обладает температурным гистерезисом фазового перехода полупроводникметалл 4. Если термостатировать с помощью терморегулятора пироэлектрический приемник в середине петли диэлектрической проницаемости, а приемник из пленки VO в середине фазового перехода нолупроводник-металл то реализуется режим внутренней памяти приемников. В указанном режиме работы указанных приемников отнадает необходимость в применении аналоговых устройств выборки и хранения, что резко упрощает ИИС и повышает его быстродействие. Кроме того, работа приемника в режиме термостатирования дает возможность регистрировать плоскую картинку регистрируемого излучения, при этом пороговая характеристика приемника зависит как корень квадратньпТ из площади приемной площадки 5.
1.многоэлеменгный тепловой приемник из пленки УОт
2.терморегулятор;
3.интегральный коммутатор;
4.дешифратор;
5.двоичный счетчик;
6.преобразователь сопротивление-напряжение;
7.аналого-цифровой преобразователь; 9. дешифратор команд;
10. регистр команд; 8. регистр данных;
1 1. LPT-порт ПК;
12. персональный компьютер IBM PC/XT.
Заявляемое устройство выполнено следуюгцим образом. После регистрации многоэлементным тепловым приемником выполненном из пленки УОз 1, и сопряженным с терморегулятором 2 лазерного излучения в персональном компьютере ПК 12 запускается программа. Сигнал запуска от ПК 12 через параллельный порт LPT 1 1 поступает в регистр команд РК 10 и дешифратор команд ДшК 9 и инициирует ИИС на формирование своих внутренних команд. Команда СБРОС осушествляет сброс двоичного счетчика 5, который через дешифратор 4 управляет интегральным коммутатором 3, в результате первый термочувствительный элемент приемника подключается на вход преобразователя сопротивлениенапряжение ПСП 6, где преобразуется в постоянное напряжение. Это напряжение поступает на вход аналого - цифрового преобразователя АЦП 7 установленного в режим иреобразования сигналом ЗАПУСК с РК 10. С этого момента ПК 12 начинает опрос ЧТЕПИЕ флага. После завершения преобразования АЦП 7 формирует сигнал ГОТОВПОСТЬ, которьнТ устанавливает флаг в 1 и переписывает результаты преобразования с выходов АЦП в регистры данных РД 8. Установка флага информирует ПК 12 о завершении оцифровки и с помошью команды ЧТЕПИЕ осушествляется
Первичны измертельный преобразователь
Первичный преобразователь
Устройство управления
Устройсгво вьпкчла
ввод цифровой информации в ПК 12. где она записывается в определенную область памяти. Следующий цикл начинается с команды УВЕЛИЧИТЬ, в результате чего содержимое Сч уве:шчивается на 1 и К 3 подключает следующий термочувствительный элемент приемника и т.д. После опроса,
оцифровки и ввода измерительной информации со всех термочувствительных элементов приемника в намять ПК ,Y переходит к
этапу обработки и отображения информации на экране дисплея . .,
ИИС реализует программный принцин обмена информации, в соответствии с которым все операции в устройстве выиолняются гю командам из компьютера, но с учетом готовности устройства к обмену.
Первичный измерительньн преобразователь состоит из 24-х термочувствительпых элементов размером 2.5 х 2,5 мм  на основе нленки УОз- Термочувствительные элементы с электродами и контактными площадками нанесены на диэлектрической подложке, на обратной стороне которой размещены пленочные нагреватель и термопара, соединенные с регулятором. Первичный нреобразователь функционирует в режиме реверсивной внутренней намяти (термостатир}ется в середине пегли гистерезиса), что обеспечивает параллельпую регистрацию всеми элементами термочувствительного слоя измерительной информации и её заиоминание. Времена реакции и релаксации приемника (записи и стирания регистрируемой информации) в режиме адиабатической засветки соответственно составляют 10 и 1,5-10 Время хранения измерительной информации в режиме термостатирования не ограничено. Считывание информации происходит последовательно но сигналам из персонального компьютера ПК. ФППМ протекает за 10 си сопровождается не менее чем 1,5-ь2 кратным изменением сопротивления слоя УОт, что исключает дополнительное усиление сигнала. Первичный преобразователь может использоваться для измерения как энергии, так и мощности лазерного излучения.
jTcc/Te H MM
длительности импульса излучения в диапазоне от 10 до 1 с и составляет от З-Ю до 1,3 Дж/см и от 1,35-10 до 5,8 Дж/см.
Анализ алгоритма работы ИИС, а также используемая элементная база показывают, что основной вклад в длительность процесса преобразования измерительной информации оказьгоает быстродействие АЦП. Разработанное устройство отличается от прототипа компактностью, что резко увеличит его сферу применения. Технические данные устройства обеспечивают измерение пространственно-энергетических характеристик различных типов лазеров: газовых, твердотельных, полупроводниковых, на красителях, на парах металлов и контроль выходных параметров технологических установок на их основе в реальном масштабе времени, что резко повышает точность выполнения технологических операций.
источники ИНФОРМАЦИИ
1.Алиев Т.М., Тер-Хачатуров А.А. Измерительная техника: Учеб. Пособие для тех. вузов. М.: Высш.шк.,1991.384с.
2.Аппаратура для определения пространственно-энергетических характеристик лазерного импульсного РЖ-излучения./ И.М.Белоусова, Е.А.Гавронская, М. Л. Граболин, В.А.Григорьев и др.// ОМП 1991 .№8.С.60-63.
3.Емлютина Л.Д. Некоторые типы сегнетоэлектрических приемников: Обзоры по электронной технике. Сер. Полупроводниковые приборы и микроэлектроника.М.: ЦНИИ технико-экономических исследований и научной информации, 1967 Bbin.N20. 26 с.
4.Олейник А.С. Тепловой приемник оптического излучения на основе диоксида// Электронная промышленность. 1991. N2. с.96-97.
5.Измерение энергетических параметров и характеристик лазерного излучения./ Б.Я.Бурдаев, Р.А.Валитов, М.А.Винокур, и др.; Под ред. А.Ф.Котюка. М.: Радил и связь, 1981. 286 с.
Первый проректор Р51|).,:;.й.ф;  . в. р. Атоян А. с. Олейник : 0 -  В. М. Орехов