Устройство на туннельном диоде и фотоварикапе для дистанционного контроля интенсивности инфракрасного излучения

Для дистанционного приема использовался приемник частотно-модулированного сигнала, настроенный на частоту в диапазоне 28 МГц. С выхода частотного детектора приемника снимался сигнал, являющийся функцией изменения влажности.

Все компоненты устройства выполнены на отечественных транзисторах по типовым схемам.

УСТРОЙСТВО НА ТУННЕЛЬНОМ ДИОДЕ И ФОТОВАРИКАПЕ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

В.И. Цапков, профессор, д.ф.-м.н., профессор, В.В. Кузьмин, заведующий кафедрой, доцент, Академия ГПС МЧС России, г. Москва

При мониторинге природных сред оптическими методами, а также для обеспечения пожарной безопасности особо ответственных объектов возникает проблема регистрации меняющихся потоков инфракрасного излучения в широком динамическом диапазоне, а также беспроводной передачи информации от датчиков по радиоканалу.

В данной публикации предлагается один из способов решения данной проблемы. Наиболее просто задача решается при использовании фотоприемника на основе фотоварикапа. Принцип действия фотоварикапа основан на зависимости электроемкости р-п перехода фотодиода или светодиода (работающего в режиме фотоприемника) от интенсивности светового или инфракрасного излучения. Устройство состоит из датчика и измерительного высокочастотного ЬС-генератора. Датчик содержит фокусирующую систему и фотоварикап (ФВ). ФВ является элементом частотозадающей цепи измерительного генератора.

Измерительный генератор выполнен на туннельном диоде, рабочая точка которого устанавливается в середине падающей ветви вольт-амперной характеристики. Форма колебаний в ЬС-контуре очень близка к синусоидальной. Выполнение измерительного генератора влагомера на туннельном диоде позволяет повысить точность измерений, так как сравнительно легко достигается высокая временная стабильность частоты такого генератора. Кроме того, для нормальной работы варикапа в контуре необходимо, чтобы переменное (высокочастотное) напряжение на варикапе было намного меньше постоянного напряжения смещения. Это условие автоматически достигается также в генераторе на туннельном диоде.

Девиация частоты генератора зависит от изменения емкости ФВ, а последняя - от интенсивности излучения. Таким образом, на выходе измерительного генератора появится сигнал, модулированный по частоте. Его можно легко передать по радиоканалу. Причём, как известно, радиосистема с

частотной модуляцией обладает значительно большей помехоустойчивостью, чем с амплитудной модуляцией, обычно применяемой при беспроводной передаче измерительной информации.

Как показали наши исследования, в качестве фотоварикапа хорошо работают германиевые фотодиоды (например, ФД-9Э111А), максимум спектральной чувствительности которых лежит в инфракрасной области длин волн. При использовании в качестве фотоварикапа инфракрасных светодиодов появляется возможность создания детектора излучения, работающего в узком спектральном диапазоне, без применения монохроматизирующих устройств, так как светодиод в данном случае работает в режиме узкополосного фотоприемника.