vlaknova_optika_navod

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKANCH TECHNOLOGI VYSOK UEN TECHNICK V BRN

Vlknov optika nvody do laboratornch cvien

Garant pedmtu: Doc. Ing. Ludvk Bejek, CSc.

Autoi textu:

Doc. Ing. Ludvk Bejek, CSc. Ing. Soa Orlkov

Brno 1.8. 2002

2 FEKT Vysokho uen technickho v Brn

Obsah 1 VOD................................................................................................................................ 5

2 ZAAZEN PEDMTU VE STUDIJNM PROGRAMU........................................ 8 2.1 VOD DO PEDMTU................................................................................................... 8 2.2 VZOROV PROTOKOL.................................................................................................. 8

3 LABORATORN LOHA . 1 PRAVA ZAKONEN SVTLOVODNCH VLKEN ................................................................................................................................ 10

4 LABORATORN LOHA . 2 ZKLADN MIC TECHNIKA PRO OPTOELEKTRONIKU ........................................................................................................ 16

5 LABORATORN LOHA . 3 NAVZN OPTICKHO VKONU DO VLKNA ................................................................................................................................ 20

6 LABORATORN LOHA . 4 - MEN OPTICKHO VKONU A TLUMU SVTLOVOD...................................................................................................................... 23

7 LABORATORN LOHA . 5 PULSN VYSLA A PIJMA ..................... 30

8 LABORATORN LOHA . 6 MEN POLOHY A VZDLENOSTI SVTLOVODNMI VLKNY ........................................................................................... 33

9 LABORATORN LOHA . 7 MEN TEPLOTY SVTLOVODNMI VLKNY ................................................................................................................................ 37

10 LABORATORN LOHA . 8 MEN MECHANICKHO NAPT A TLAKU OPTICKMI VLKNY .................................................................................... 42

11 LABORATORN LOHA . 9 MEN ELEKTRICKHO A MAGNETICKHO POLE OPTICKMI VLKNY .................................................... 44

12 LABORATORN LOHA . 10 OPTICK MIC SYSTM (OMS)......... 47

13 LABORATORN LOHA . 11 POUIT OMS PRO MEN TLUMU OPTICKCH MATERIL ............................................................................................... 65

14 LABORATORN LOHA . 12 POUIT OMS PRO MEN MEZN VLNOV DLKY ................................................................................................................. 67

15 LABORATORN LOHA . 13 POUIT OMS PRO MEN NUMERICK APERTURY OPTICKCH VLKEN ..................................................... 69

16 LABORATORN LOHA . 14 POUIT OMS PRO MEN SMROV VYZAOVAC CHARAKTERISTIKY ZDROJE ZEN ........................................... 71

17 LABORATORN LOHA . 15 POUIT OMS PRO MEN SPEKTRLN VYZAOVAC CHARAKTERISTIKY ZDROJE ZEN ................ 73

Vlknov optika - nvody do laboratornch cvien 3

Seznam obrzk OBR. 3.1: LAMAKA OPTICKHO VLKNA S-310 FY FURUKAWA - FITEL .................................10 OBR. 3.2: OPTICK VLKNO......................................................................................................11 OBR. 3.3: GEOMETRICK USPODN, PROFIL LOMU A TYPICK PAPRSKY: A) V

JEDNOMODOVM VLKN, B) V MNOHOMODOVM VLKN SE SKOKOVOU ZMNOU INDEXU LOMU, C) V MNOHOMODOVM VLKN S GRADIENTN ZMNOU INDEXU LOMU ................12

OBR. 3.4: LAMAKA OPTICKCH VLKEN, TYP S-323 FY FURUKAWA - FITEL......................14 OBR. 3.5: LAMAKA OPTICKCH VLKEN, TYP FCP22L FY SUMIMOTO...................................14 OBR. 3.6: LAMAKA OPTICKCH VLKEN, TYP 36311 FURUKAWA - FITEL ..............................14 OBR. 3.7: LAMAKA OPTICKCH VLKEN, TYP TRITEC TC A8..............................................14 OBR. 3.8: SVEKA OPTICKCH VLKEN, TYP S182A FY FURUKAWA-FITEL.........................15 OBR. 3.9: SVEKA OPTICKCH VLKEN (NAJEDNOU SVAOVN A 12 VLKEN), TYP S199M

FY FURUKAWA-FITEL ........................................................................................................15 OBR. 3.10: SVEKA OPTICKCH VLKEN, TYP 36 FY SUMIMOTO .........................................15 OBR. 3.11: SVEKA OPTICKCH VLKEN, TRITEC FASE II....................................................15 OBR. 4.1: OBYEJN PLON LED DIODA................................................................................17 OBR. 4.2: PLKRUHOV LED DIODA........................................................................................17 OBR. 4.3: HRANOV EMITUJC LED DIODA..............................................................................18 OBR. 4.4: BURRUSOVA LED DIODA ..........................................................................................18 OBR. 4.5: JEDNODUCH ILD DIODA S HOMOGENNM PECHODEM ...........................................19 OBR. 5.1: OBECN KONSTRUKCE OPTICKHO VLKNA A ROZLOEN INDEXU LOMU V PNM

EZU..................................................................................................................................20 OBR. 5.2: KONEKTOR ST ..........................................................................................................22 OBR. 5.3: KONEKTOR SC ..........................................................................................................22 OBR. 5.4: KONEKTOR FC/PC A FC/APC ..................................................................................22 OBR. 5.5: KONEKTOR SMA ......................................................................................................22 OBR. 6.1: METODY MEN TLUMU ........................................................................................26 OBR. 6.2: ZTRTY VLIVEM RZNHO PREZU JDRA SPOJOVANCH VLKEN ........................27 OBR. 6.3: ZTRTY VLIVEM ODCHYLKY OS SPOJOVANCH VLKEN ...........................................27 OBR. 6.4: ZTRTY VLIVEM ODCHYLKY OS SPOJOVANCH VLKEN ...........................................27 OBR. 6.5: ZTRTY VLIVEM ODDLEN KONC SPOJOVANCH VLKEN .....................................28 OBR. 8.1: SVTLOVODN SNMAE POLOHY, A) S VKLDNM PEDMTU DO OPTICK TRASY,

B) REFLEXN ......................................................................................................................36 OBR. 10.1: SCHMA POUIT OPTICKHO VLKNA PRO MEN TLAKU A MECHANICKHO NAPT

..........................................................................................................................................42 OBR. 10.2: PRINCIPILN USPODN OVS OPTICKHO TENZOMETRU.................................43 OBR. 10.3: USPODN OVS SNMAE TLAKU S CLONKOU.....................................................43 OBR. 10.4: USPODN OVS SNMAE TLAKU VYUVAJC MIKROOHYBY ............................43 OBR. 11.1: MAGNETOSTRIKN TLSKA...................................................................................45 OBR. 11.2: ZVISLOST VSTUPNHO NAPT NA VELIKOSTI MAG. INDUKCE ..............................46 OBR. 11.3: FREKVENN ZVISLOST OVS.................................................................................46 OBR. 12.1: ZNZORNN POLOHY VZORK NA MODULAN FREKVENCI......................................51 OBR. 12.2: NASTAVEN HRAN VZORK PRO REFERENN A MEN SIGNL. ..............................53


Seznam tabulek TABULKA 1.1: VHODY OPTICKCH VLKEN ............................................................................. 6 TABULKA 1.2: ZKLADN ROZDLEN POUITELNOSTI SVTLOVOD V APLIKACCH SENZOR ... 6 TABULKA 3.1: SROVNN CHARAKTERISTIK OPTICKCH VLKEN RZNCH TYP ................... 12 TABULKA 8.1: POUIT OPTICKCH VLKEN VE SNMAC TECHNICE ......................................... 34 TABULKA 8.2: HLAVN VHODY OPTICKCH VLKNOVCH SENZOR ..................................... 34 TABULKA 9.1: INDEX LOMU RZNCH LTEK........................................................................... 40


1 vod

Optick vlkna pat k jednm z nejmodernjch penosovch mdi. Vzhledem k jejich vhodm (viz Tabulka 1.1) se roziuje uplatnn a pouit optickch vlken a proto odvtv optickch komunikac zaznamenv kadm rokem nstup novch technologi a nrst celkovho objemu vroby.

Svtlo bylo vyuvno v komunikaci k penosu informace na velk vzdlenosti (svteln majky) ji dvno, ale mnostv informace, kter mohlo bt peneno, bylo omezeno na nkolik mlo pedem smluvench signl. Dal rozvoj byl limitovn potebou pm viditelnosti mezi vyslaem a pijmaem, poruchami, apod. Vvoj techniky laser potkem 60. let 20. stolet vedl k obnoven zjmu o vyuit svtla pro komunikaci. Prvn nabdky k vyuit optickch vlken byly uinny v roce 1966. Optick vlkna dovolovala pekonvat dvj omezen, ale objevovaly se dal obte velk tlum signlu (ped 1000 dB/km), problm spojovn optickch vlken. Bhem dalch desetilet byl tlum postupn snen a na 5 dB/km a byla vyvinuta technika spojovn s uspokojivmi nzkmi ztrtami. Modern vlkna maj tlum men ne 0,3 dB/km. Snila se cena a vlkna jsou nyn podstatn levnj ne koaxiln kabely a dal kovov vodie.

Uit svtla pro penos nosn vlny m nsledujc vhody:

1. velkou ku psma (umoujc penos obrovskho mnostv informace pi vyuit metod jako je napklad multiplexovn),

2. plnou elektrickou izolaci, co vyluuje nebezpe elektrickho zkratu,

3. imunitu vi elektrostatickmu a elektromagnetickmu ruen,

4. optick vlkna pekonala nemonost optick komunikace v atmosfe,

Optick vlkna se neuplatuj pouze v oblasti optick komunikace, ale dostvaj se i do jinch oblast, napklad se optick vlkna pouvaj pro snmn veliin v mic technice (cel oblast optickch a vlknovch senzor pro men vzdlenosti, polohy, teploty, tlaku, prtoku tekutin, atd.), dle je mon pouit optickch vlken v lkastv a v dalch oborech. Proto je poteba seznmit se s vlastnostmi optickch vlken, se sprvnm zachzenm s nimi, s jejich monostmi a s pouitm.

Rozvoj aplikac optickch vlken probh i v automatizaci. Jde o kombinovan vyuit vhodnch vlastnost optickch vlken z hlediska snmn fyziklnch veliin, penosu a zpracovn mronosnch signl, t.j. optick vlknov telemetrie. Monosti vyuit optickch vlken ve snmaov technice jsou uvedeny dle (viz Tabulka 1.2).

Od objeven prvnch optickch vlknovch senzor nastal v tto oblasti velmi prudk rozvoj. Vyuit OVS pin kvalitativn nov monosti v senzorov technice. Univerzlnost princip jejich konstrukce zpsobuje, e u dnes je tk poukzat na fyzikln (i jinou) veliinu, kter by se principiln nemohla snmat optickmi vlknovmi senzory (otzkou je jen sniovn jejich ceny).


Tabulka 1.1: Vhody optickch vlken

Odolnost vi vnjmu elektromagnetickmu ruen

Odolnost vi peslechm v mnohovlknovch kabelech Jednosmrn en signlu Nejsou problmy se zemnmi smykami a pechodovmi potencily rznch vodi Velmi velk penosov rychlost (vt ka frekvennho psma ne nkolik GHz) Jednoduch multiplex signl Nzk cena Mal tlumen a men spoteba elektrickho vkonu Vt odolnost vi vlivm okolnho prosted Men rozmry, men hmotnost a vt ohybnost optickch kabel

Tabulka 1.2: Zkladn rozdlen pouitelnosti svtlovod v aplikacch senzor

Koncov vypnae/spnae Men linern polohy Men vzdlenosti (uraen drha) Men tolerance vzdlenosti (blzkost) Ptomnost/neptomnost pedmt nebo tvar (pznak) Men rychlosti (pmoar) Men zrychlen (pmoar) Men rovn hladiny kapaliny Men mechanick sly Men tlaku (mechanick, hydrostatick, plynu) Men otoen (hlov poloha) Men hlov rychlosti Men hlovho zrychlen Men rychlosti proudn (plyn, kapalin, viskznch ltek, mnohofzovch sms) Men teploty Men intenzity elektrickho pole (napt) Men intenzity magnetickho pole (elektrick proud) Men rozptylu svtla na sticch v suspenzch a nebo aerosolech Zjiovn fluorescence Zjiovn chemickho sloen a koncentrace Men hodnoty pH


Optick vlknov senzory maj vce vhod oproti odpovdajcm klasickm senzorm. Pat sem vy citlivost, geometrick pizpsobivost (vytven senzor rznch tvar, snmn v bod, rovin a pod.), spolen technologick bze pro senzory rznch fyziklnch veliin (akustickch, elektrickch, magnetickch, mechanickch, teploty a pod.), monost jejich pouit v agresivnch a korozvnch prostedch, pi vysokch naptch, psoben elektromagnetickch ruen a vysok teploty.

Samozejm, v technologii optickch vlken je i ada problm, jako je teba kehkost nekrytch vlken, obte pi spojovn a tvorb konektor, poteba nezvislho elektrickho zdroje pro zesilovae na trase pi penosu informace pomoc optickch vlken a poteba komplexnho testovacho zazen. Tyto problmy jsou neustle eeny a hledaj se monosti, jak tyto problmy bu minimalizovat nebo pln odstranit.


2 Zaazen pedmtu ve studijnm programu

Pedmt vlknov optika je uren pro studenty tetho ronku bakalskho studia studijnho programu ELEKTROTECHNIKA, ELEKTRONIKA, KOMUNIKAN A DIC TECHNIKA oboru Automatizan a mic technika.

Obsahem pedmtu vlknov optika je teorie a aplikace optickch vlken (svtlovod) v mic a automatizan technice. Zabv se zklady optiky, en svtla optickm prostedm, komponenty vlknov optiky, zdroji a snmai zen v optoelektronice. Dle zejmna vlknovmi optickmi snmai pro men elektrickch i neelektrickch (fyziklnch) veliin v prmyslov elektronice a technick praxi, a pouitm optoelektroniky v ostatnch technickch i netechnickch oborech - jako nap. ve vpoetn technice, v lkastv, v zabezpeovac technice, ve vojenstv, spotebn elektronice atd.

kolem laboratornch cvien je seznmit studenty s vlknovou optikou, s prac se svtlovody a hlavn s pouitm svtlovodnch snma a optickch tras v praxi pro penos informac a pro men pevn neelektrickch veliin. Praktick lohy umouj studentm poznat chovn svtla ve vlkn a ujasnit si adu skutenost, kter maj vliv na penos zen vlknem. Tyto okolnosti ovlivuj penos po vlkn mohou bt v ppad optickch komunikac chpny jako nedouc parazitn vlivy (napklad, mikroohyby), zatmco v ppad optickch vlknovch senzor pedstavuj inn snmac mechanizmus. Proto je experimentln st vuky tohoto pedmtu potebn jak pro ty, kte se budou zabvat aplikacemi v telekomunikacch, tak i pro ty, kte se dle zam na pouit optickch vlken v mic a regulan technice.

2.1 vod do pedmtu

Bhem semestru se seznm student v laboratornch cviench s prac s optickmi vlkny, s pravami konc optickch vlken, s pouitm rychlokonektor a s menm optickho vkonu. Dle jsou laboratorn lohy zameny na promen rznch vliv na tlum svtlovod a optick trasy (vliv odchylky spojen dvou svtlovod, vliv ohyb, mikroohyb, optickch spojek, atd.). Pozornost je vnovna i penosu informac po optickch vlknech. V poslednch laboratornch cviench je pozornost vnovna pouit svtlovod pro snmn neelektrickch veliin napklad snmn polohy, teploty.

Ukonen laboratornch cvien je testem, kter provuje znalosti student zskan bhem laboratornch cvien a vychz prv z pprav na laboratorn cvien. Dal podmnkou zpotu je vypracovn a odevzdn vzorovho protokolu z jedn konkrtn lohy a odmen vech laboratornch loh. Pesnj informace o pedmtu zskaj studenti na vodn pednce tohoto pedmtu a v vodn hodin laboratornho cvien na zatku semestru.

2.2 Vzorov protokol

Nleitosti vzorovho protokolu:

1. Nzev a zadn laboratorn lohy

2. Postup men


3. Pouit pstroje (oznaen pstroje, slo pstroje, vlastnosti, pokud jsou tyto vlastnosti u pstroje uvedeny pesnost, atd. )

4. Teoretick rozbor lohy

5. Tabulky namench hodnot

6. Grafy (nezapomenou popis os, jednotky danch veliin, oznaen prbh)

7. Vzorov vpoty

8. Zhodnocen

Vzorov protokol se vypracovv z jedn z laboratornch loh, kter je zadna vyuujcm. Termn odevzdn bv do konce semestru tak, aby vyuujc mohl protokol zkontrolovat a ohodnotit. Bez odevzdanho protokolu student nezsk zpoet ze cvien!


3 Laboratorn loha . 1 prava zakonen svtlovodnch vlken

Cle lohy: Nauit se sprvn zakonit svtlovodn vlkno ZADN:

1. Sprvn ukonete svtlovodn vlkno pomoc lamaky svtlovodnch vlken 2. Zkontrolujte oba konce vlkna pod mikroskopem

UPOZORNN: NEDOTKEJTE se zakonen svtlovod ZACHZEJTE jemn se svtlovody i s ostatnmi optoelektronickmi komponenty POUIT MIC PSTROJE: Optick vlkna Stahovac klet Lamaka optickch vlken pro jedno vlkno, typ S-310, fy Furukawa Fitel (viz Obr. 3.1) Mikroskop Technick lh Vatov istc tampnky Technick dokumentace

Obr. 3.1: Lamaka optickho vlkna S-310 fy Furukawa - Fitel TEORETICK ROZBOR:

Optick vlkno je v podstat vlcov dielektrick vlnovod zhotoven z nzkoztrtovho materilu, napklad z kemennho skla. Je tvoeno vnitnm jdrem, kter slou k veden penenho zen. Jdro je uloeno ve vnjm obalu plti, majcm nepatrn ni hodnotu indexu lomu (viz Obr. 1). Paprsky, kter dopadaj na rozhran jdra a plt pod hlem vtm, ne je mezn hel, se totln odrej a jsou jdrem vedeny, ani by na rozhran dochzelo k jejich lomu. Paprsky svrajc s osou vlkna vt hly se na rozhran sten lmou, st penenho vkonu se pi kadm odraze ztrc do obalu. Tyto paprsky nejsou jdrem vedeny.


Pl

Jdro n1

n2

n n2 1

Obr. 3.2: Optick vlkno

Dosahovan nzk ztrty penenho vkonu vedenho optickho zen jsou vsledkem technologickch pokrok dosaench v posledn dob pi vrob vlken. Pkladem me bt sklenn vlkno dlky 1 km o tlumu piblin 0,16 dB, co odpovd ztrt asi 3,6 % celkovho penenho vkonu.

Optick vlkna nahrazuj mdn koaxiln kabely dosud preferovan pi penosu elektromagnetickch vln. Optick vlkna nachzej irok uplatnn od dlkovch telefonnch a datovch komunikac a po mstn potaov st.

Zkladn typy vlnovod

U vlnovod se zen ve form mod. Kad mod c se podl osy vlnovodu m uritou hodnotu konstanty en a grupov rychlosti, zachovv si sv pn rozloen a polarizaci.

Jednomodov vlkna je-li polomr jdra dostaten mal, me se jm it pouze jeden mod.

Mnohomodov vlkna vlkna s vtm prmrem

Jeden z problm objevujc se pi en mnohovidovmi optickmi vlkny vyplv z rzn grupov rychlosti jednotlivch mod, co m za nsledek jejich rzn doby prchodu vlknem. Pi en impulsu vlknem tedy dojde k jeho rozen. Tento jev se nazv modov (vidov) disperze a omezuje rychlost, se kterou mohou bt dva po sob nsledujc impulsy vyslny, ani by bhem en dolo k jejich pekryt, tj. rychlost s jakou me optick vlknov komunikan systm pracovat. Modovou disperzi lze snit vhodnm pnm profilem indexu lomu, kter m nejvt hodnotu v ose jdra a smrem k plti postupn kles, piem na jejich rozhran doshne minima. Toto vlkno se nazv gradientn vlkno nebo vlkno s postupnou zmnou indexu lomu, zatmco bn vlkna s konstantnm indexem lomu v jde a plti se nazvaj vlkna se skokovou zmnou indexu lomu.

Ve vlknech se skokovou zmnou indexu lomu se svtlo plnm odrazem. Podstata spov v tom, e kdy svtlo pichz na rozhran s ltkou, kter m men optickou hustotu a hel dopadu pekro mezn hel, je vechno svtlo odraeno zpt do prosted, ze kterho pichz. U svtla cho se ve skle dojde k plnmu odrazu, je-li hel dopadu na vnitn stnu skla vt ne je hel mezn (41,48).

Vechna vlkna nemaj skokovou zmnu indexu lomu. Druhm typem vlken jsou vlkna s plynulou zmnou indexu lomu (vlkna gradientn). Ta pro en svtla uvaj


odlinou metodu nepetrit lom svtla. U gradientnch vlken je index lomu promnn a od stedu jdra k rozhran jdro/pl se zmenuje.

n1

n2

n1

n2

n1

n2

a)

b)

c)

Obr. 3.3: Geometrick uspodn, profil lomu a typick paprsky: a) v jednomodovm vlkn, b) v mnohomodovm vlkn se skokovou zmnou indexu lomu, c) v mnohomodovm vlkn s gradientn zmnou indexu lomu

Tabulka 3.1: Srovnn charakteristik optickch vlken rznch typ

Typ vlkna Mnohovidov se

skokovou zmnou indexu lomu

Mnohovidov s plynulou zmnou

indexu lomu

Jednovidov se skokovou zmnou

indexu lomu Prmr jdra [m] 50 450 30 60 3 10 Prmr plt[m] 125 500 100 150 50 125 Prmr primrn ochrany[m]

250 - 1000 250 1000 250 1000

seln apertura 0,15 0,5 0,2 0,3 0,08 0,15 Index lomu jdra Asi 1,48 Asi 1,48 Asi 1,46 Index lomu plt Asi 1,45 Asi 1,46 Asi 1,456 tlum [dB/km] pi vlnov dlce 0,85 m

Mn ne 5 2 10 2 5

ka psma pro 1 km 6 25 MHz 150 MHz 2GHz Vce jak 40 GHz


Konstrukce kabelu: Nejlep ochrana vlkna je zabudovn vlkna do kabelu. Optick kabely se mohou

skldat z vce jak 100 vlken s vlastnm obalem a umstnch ve spolenm ochrannm obalu. Zvten prmr kabelu tak umouje lep manipulaci.

Jako soust vrobnho procesu je na vlkno nanesena primrn ochrana. Pi vrob kabelu je potom nejprve nanesena na vlkno sekundrn ochrana a potom je vlkno zalenno do kabelu. Tato sekundrn ochrana m zabrnit vzniku mikroohyb a ztrt z nich plynoucch. Uvaj se ti rzn technologie vroby sekundrn ochrany:

tsn sekundrn ochrana voln sekundrn ochrana plnn sekundrn ochrana

Technologie tsn sekundrn ochrany je z hlediska opoteben vrazn nejlep.

seln (numerick) apertura Ne vechno svtlo dopadajc na zatek vlkna se jm dle . Je-li hel dopadu

paprsku pli velk (meno od osy vlkna), dojde k jeho lomu na vnitn stn vlkna (vlivem hlu dopadu menho ne je hel mezn) a takov paprsek se na druh konec vlkna nedostane. Schopnost vlkna pojmout urit mnostv svtla se nazv seln apertura. seln apertura NA je sinus maximlnho hlu, z nho pichzejc paprsky se uvnit vlkna budou jet it. K en kterhokoliv paprsku, u nho je tento hel pekroen, nedojde. Matematicky me bt numerick apertura vypotena z index lomu vlkna se skokovou zmnou indexu:

2/122

21 )(sin nnNA v == ( 3.1 )

v maximln hel n1 index lomu materilu jdra

n2 index lomu materilu plt

Hodnota numerick apertury se mn, nen-li vstupnm prostedm vzduch. Je-li mezi zdrojem svtla a vstupnm koncem optickho vlkna jin prosted, mus bt hodnota numerick apertury dlena indexem lomu tohoto prosted.

Vztah 4.1 nelze pout pro vlkna s plynulou zmnou indexu lomu, nebo zde nen index lomu konstantn v celm prezu. V tchto ppadech se numerick apertura zjiuje experimentln.

Pstroje a zazen pro lmn optickho vlkna a pro spojovn optickch vlken Pro zalomen optickho vlkna se pouvaj lamaky optickch vlken. Pro jedno

vlkno je to nap. lamaka S-310 od firmy Furukawa - Fitel, kter se pouv v laboratoi Optoelektroniky. Lamaky umouj pesn zalomen optickho vlkna nebo i svazku vlken (viz Obr. 3.4 a Obr. 3.7). Navc u novjch typ lamaek optickch vlken se st odlomench vlken ukldaj do specilnho boxu v lamace, take nehroz porann obsluhy a hledn odlomench st.


Obr. 3.4: Lamaka optickch vlken, typ

S-323 fy Furukawa - Fitel Obr. 3.5: Lamaka optickch vlken, typ

FCP22L fy Sumimoto

Obr. 3.6: Lamaka optickch vlken, typ 36311 Furukawa - Fitel

Obr. 3.7: Lamaka optickch vlken, typ TRITEC TC A8

Vzhledem k tomu, e v nkterch ppadech je poteba spojit dv optick vlkna,

pouvaj se v tchto ppadech sveky optickch vlken. Vzhledem k malm prmrm optickch vlken a jejich jader je pesn spojovn vlken velmi nron. Nedokonal (nesouos) spojen vlken zpsobuj znan nrst ztrt penenho optickho vkonu.

Optimln metodou spojovn optickch vlken je jejich svaovn elektrickm obloukem. K dispozici je cel ada rznch sveek. Nejvce se li v pouitm principu vzjemnho nastavovn vlken ped jejich svaenm i pi vlastnm procesu svaovn. Mal pehled je uveden ne (viz Obr. 3.8 a Obr. 3.11). Pi svaovn optickch vlken dojde k zaht konc spojovanch vlken na vysokou teplotu a pak jsou tyto konce k sob tlakem spojeny a tm dojde se svaen. Nkter typy sveek umouj i optickou kontrolu vytvoenho spoje.


Obr. 3.8: Sveka optickch vlken, typ S182A fy Furukawa-Fitel

Obr. 3.9: Sveka optickch vlken (najednou svaovn a 12 vlken), typ

S199M fy Furukawa-Fitel

Obr. 3.10: Sveka optickch vlken, typ 36 fy Sumimoto

Obr. 3.11: Sveka optickch vlken, Tritec Fase II

POSTUP MEN: Ukonen optickho vlkna:

1. Ustihnte si asi 60 cm dlouh vlkno. Oba konce vlkna v dlce asi 4 5 cm zbavte plastov ochrany pomoc stahovacch klet.

2. Konce vlken oistte pomoc tampnku naputnho technickm lihem.

3. Pomoc lamaky optickch vlken provete kolm zakonen vlkna (popis prce s lamakou optickch vlken je v piloenm technickm popisu).

4. Zkontrolujte sprvn zalomen vlkna na obou koncch pod mikroskopem.


4 Laboratorn loha . 2 Zkladn mic technika pro optoelektroniku

Cle lohy: Seznmit se a nauit se pracovat se zkladnmi pstroji pro optoelektroniku zdroji optickho zen a s mii optickho vkonu a tlumu.

ZADN:

1. Seznamte se se zdroji optickho zen.

2. Seznamte se s mii optickho vkonu a tlumu

POUIT MIC PSTROJE: Stabilizovan zdroj optickho zen LS 1 (820 nm, 850 nm, 1300 nm) Mi optickho vkonu LM 1, LM2 Mi optickho tlumu OMU-10 Metra Blansko Technick dokumentace k jednotlivm pstrojm TEORETICK ROZBOR:

Zdroje svtla Pro komunikaci je nutn penet ohromn mnostv dat najednou a proto roste

penosov rychlost nad 100 Mbit/s. Mezi svtelnmi zdroji jsou pouze LED a laserov diody schopn spnat tak rychle svtlo vyslan do optickho vlkna. Oba tyto prvky jsou polovodiov diody.

D se ci, e vvoj laser pro optick vlkna byl revoluc v oblasti komunikace. Prvn laser byl rubnov, emitoval sporadick zblesky ervenho svtla a byl vyvinut v roce 1960. Vvoj polovodiov varianty laseru, na zatku 60. let 20. stolet, byl stimulovn vzkumem v oblasti optickch vlken a clem byl kompletn komunikan systm na principu svtla. Prvn optick vlknov systmy mly mnohovidov vlkna se skokovou zmnou indexu lomu, napojen na ILD (Injection Laser Diode). LED (Light Emitting Diodes) jet v t dob neposkytovaly svtelnou intenzitu potebnou pro pekonn tlumu tehdejch optickch vlken. Vvoj vlkna s plynulou zmnou indexu zapoal dal rozvoj levnjch LED diod. Vvoj jednovidovch vlken se skokovou zmnou indexu lomu, kter nebyly sluiteln s LED diodami, vedl k vvoji v oblasti ILD. Byly navreny stovky rznch typ LED a ILD a jejich vvoj stle pokrauje.

Svtlo emitujc diody LED LED jsou uvny jako zdroje svtla pro nepli nkladn komunikan optick

vlknov systmy. Obecn lze ci, e dosaiteln penosov rychlost s pouitm LED je ni, ne penosov rychlost pi pouit laser.

Materil na vrobu LED se vol tak, aby LED emitovaly svtlo v oblasti blzk infraervenmu zen. Napklad gallium arsenidov LED s heterogennm pechodem


s vrstvou dotovanou hlinkem emituj svtlo v rozmez vlnovch dlek 550 a 900 nm. Pouvaj se i dal polovodie s rznmi druhy pms.

Rzn typy LED:

1. obyejn plon (planar) nebo-li eln emitujc nejjednodu typ LED. Index lomu je obvykle 3,6, proto u velk sti svtla dojde k plnmu odrazu v zvislosti na hlu dopadu na rozhran LED/epoxyd (mezn hel je asi 26). Tento typ m potencionln nejvy penosovou rychlost, ale m velkou plochu emitujc svtlo, z eho plynou ztrty prezem jdra.

N

P

kontakt

svtlo

kontakt

Obr. 4.1: Obyejn plon LED dioda

2. plkruhov MESA (dome) je innj dky sv geometrii. Pechod mezi materily typu P a N je men a polovodi typu N je tvarovn jako polokoule. To zajiuje, e zen nedopad na rozhran LED/epoxyd pod hlem, kter by pekroil mezn hel. LED tohoto typu jsou vrobn nron.

N P

Obr. 4.2: Plkruhov LED dioda

3. hranov emitujc produkuje vtinu svtla bonmi stnami. Pestoe produkuje mn svtla ne eln emitujc LED, jej geometrie umouje soustedit do vlkna mnohem vce svtla.


NP

kontakt

kontakt

svtlo

Obr. 4.3: Hranov emitujc LED dioda

4. Burrusova (B-LED) - tento typ byl vyvinut Burrusem v roce 1970. Je to vylepen varianta plonho emitovn a bn se pouv jako svteln ztroj pro jednotliv vlkna.

N P

optick vlkno

epoxyd

Obr. 4.4: Burrusova LED dioda

V technice optickch vlken jsou nejvce vyuvny typy hranov emitujc a Burrusovy. Typy ploch a plkruhov LED jsou pleitostn pouvny jako zdroje svtla pro svazky vlken.

Mnostv svtla vstupujcho do vlkna z LED diod me bt zveno vloenm mikrooky do spojen nebo pouitm vlkna se zaoblenm koncem. Zdroje svtla se asto prodvaj jako jeden celek s krtkm optickm vlknem, co se nazv pigtail.

Laserov diody ILD Polovodiov lasery (injekn laserov diody) jsou typy laser, kter maj vhodn

malou, svtlo emitujc, oblast pro pipojen optickch vlken. Injekn laserov diody ILD jsou pouze speciln formy LED diod. Hlavn rozdl mezi LED a ILD je optick rezonann dutina, kter je vestavna do ILD. Svteln vlnn se odr od obou konc dutiny. Zpsob tak vynucenou emisi a zajist, e emitovan svteln svazek m vechny paprsky rovnobn.

ILD funguje jako svtlo emitujc dioda pi velmi nzkch proudech v propustnm smru. Teprve pi vych proudech zan jev zvan laserovn (laserov jev). Proud, pi kterm k tomuto jevu dochz, se nazv prh laserovn. Fotony se hromad v optick rezonann dutin a kdy dojde k inverzi populace, laser vyz svtlo. Dutina je speciln navrena tak, e m dlku rovnou nsobku poloviny vlnov dlky. Stny dutiny jsou obvykle pokoveny, aby vznikajc svtlo bylo odreno zpt do dutiny.


optick rezonanndutina kovov kontakt

p-GaAs

n-GaAs

pechod PN

sten odrazn plocha

svtlosvtlo

Obr. 4.5: Jednoduch ILD dioda s homogennm pechodem

Detektory svtla Detektory svtla jsou v podstat druhem pevodnku pevd svtlo na elektrick

signl. Nejastji se jako detektor svtla pouvaj polovodiov fotodiody.

Za vhodnch podmnek vyvolvaj fotony dopadajc na fotodiodu tok elektrickho proudu. Velikost proudu je mrn potu dopadajcch foton.

Detektory PN maj dost dlouho dobu odezvy, obvykl zpodn za zmnou signlu je 30 s. Mvaj tak pomrn dost velk proud za tmy a tak maj pomrn dost vysokou hladinu umu, m jsou pro komunikaci na dlouhou vzdlenost nepouiteln. V praxi se fotodiody PN pouvaj jako snmae v prmyslovch aplikacch a pro nkter krtk komunikan linky.

Pro konstrukci fotodiod se vyuv ada rznch polovodiovch materil. Fotodiody pro mal vlnov dlky se vyrb z kemku, kter pohlcuje svtlo nad 1000 nm. Pro vt vlnov dlky svtla (1000 1550 nm) se pouv Indium Gallium Arsenid. Pvodn germniov detektory byly navreny pro detekci svtla s vt vlnovou dlkou, ale maj vysok proud za tmy, kter ru pijman signl.

Existuje mnoho typ uspodn fotodiod pouvanch pro detekovn svtla:

PN fotodiody PIN fotodiody Lavinov fotodiody

Obvody pijmae

Fotodiody nejsou vyuvny samostatn. Spolupracuj s obvody pro zeslen vkonu a udren vysok rovn charakteristik a s dalmi obvody.

Signly produkovan fotodiodou jsou zpracovvny pedzesilovaem dve, ne vstupuj do ostatnch st pijmae. Pedzesilova sm je speciln navren podle parametr pouit fotodiody.

Analogov pijmae se od digitlnch mrn li. Analogov pijmae maj vestavny obvody pro automatick vyrovnvn zisku, kter pi zmnch vstupnho signlu udruj amplitudu vstupnho signlu na konstantn hodnot. Digitln pijmae jsou jednodu, nebo nepotebuj tak komplikovan zen amplitudy. Vestavnm prvk pro synchronizaci bit, jako teba Schmittova obvodu, jsou produkovny standardn pulsy vhodn amplitudy.


5 Laboratorn loha . 3 Navzn optickho vkonu do vlkna

Cle lohy: Seznmen se s rznmi typy optickch vlken, zpsoby buzen optickho vlkna a pizpsoben zdroje zen a optickho vlkna. ZADN:

1. Srovnejte velikost rozbhavosti svazku a svtc plochy pro rzn typy optickch vlken.

2. Zmte hodnotu optickho vkonu pro navzn vlkna na rzn zdroje zen. POUIT MIC PSTROJE: Stavebnice Optel Profi 1. Zdroj zen SLED LS-1/850/FC Zdroj zen ELED LS-1/1300/FC Vizuln tester Mi optickho vkonu Spojovac modul GI 62,5/125, FC-FC Spojovac modul GI 50/125, FC-FC Spojovac modul SM 9/125, FC-FC TEORETICK ROZBOR:

Optick vlkno tvo homogenn vlcov struktura. Z pohledu pnho ezu optickho vlkna je uvnit vlkna vytvoeno vhodn rozloen profilu indexu lomu tak, e vznikne vlcov vlnovod. Ten umouje en optickho zen. Obecn konstrukce optickho vlkna je na nsledujcm obrzku (viz Obr. 5.1).

n1 n2

index lomu

x

primrn ochrana

pl

jdro

Obr. 5.1: Obecn konstrukce optickho vlkna a rozloen indexu lomu v pnm ezu Jdro a pl jsou zpravidla z kemiitho skla a li se pouze hodnotou indexu lomu.

Index lomu jdra n2 je vt (obvykle o nkolik tiscin) ne index lomu plt n1. Primrn


ochrana pokrvajc vlkno slou k mechanick a chemick ochran skla a bv nejastji tvoena pryskyic, kter je vytvrzena ultrafialovm zenm.

Optick zen navzan do optickho vlkna se v podob tzv. vid elektromagnetickho pole. Poet vid je dn vzorcem:

( )22 /2 aNAN = , ( 5.1 )kde

NA numerick apertura vlkna (viz kapitola 4)

a polomr jdra [m] vlnov dlka zen [m] Obecn plat, e m je vt numerick apertura, tm je vt rozbhavost svazku na

vstupu z vlkna.

Vyzaovac charakteristika vlkna se m fotodetektorem rotujcm kolem ela vlkna v dostaten vzdlenosti tak, aby byla splnna podmnka dalekho pole. Pro mnohovidov vlkna je tato vzdlenost piblin 3 5 cm. Poet vid v mnohovidovm vlkn nezvis pouze na parametrech optickho vlkna, ale tak na vlastnostech zdroje zen (viz kapitola 4), hlavn na tom, z jak velik plochy a do jakho prostorovho hlu zdroj vyzauje.

Optick konektory Optick konektory slou k zakonen optickho vlkna a umouj propojovn

optickch vlken, spojovn vlken s dalmi optickmi soustmi a pstroji, k vytven optick trasy atd. Na potku prce s optickmi vlkny se konektory skldaly z mnoha soustek, take mont byla velmi sloit a zabrala znanou dobu. Konektory a technologie jejich monte na svtlovodn vlkna se od t doby a dodnes stle zdokonalovaly. V souasn dob existuje velk ada rznch typ konektor, kter umouj propojen jednoho optickho vlkna nebo i svazku optickch vlken.

Mezi nejastji pouvan typy optickch konektor pat:

ST (bajonetov typ, viz Obr. 5.2) SC (zstrkov proveden, viz Obr. 5.3) FC (roubovac typ, viz Obr. 5.4) SMA (viz Obr. 5.5) atd.

Znan vliv na ztrty ve spojen me mt istota obou konc vlken. Kad, by i nepatrn stice prachu na eln ploe jdra vlkna zpsobuje lom, absorbci nebo rozptyl optickho zen a tm pdem i zvyuje ztrty spojen. Krom vlastnch konektor ke ztrtm na spojen pispv tak konektorov spojka a jej kvalita. Z tchto dvod musme vdy potat s jistm rozptylem hodnot vloenho tlumu optickho konektoru.


Obr. 5.2: Konektor ST Obr. 5.3: Konektor SC

Obr. 5.4: Konektor FC/PC a FC/APC Obr. 5.5: Konektor SMA

POSTUP MEN:

1. Zapojte spojovac modul na vizuln tester. Pozorujte pouhm okem svtlo vystupujc z druhho konce spojovacho modulu. Dvejte se na elo vlkna pod rznmi hly. Subjektivn zhodnote rozbhavost vystupujcho svazku pro jednotliv typy spojovacch modul (optickch vlken). Zrove posute velikost svtc plochy.

2. Zapojte jeden konec spojovacho modulu na zdroj zen SLED. Druh konec pipojte na mi optickho vkonu. Zmte optick vkon pro vlnovou dlku 850 nm. Stejn postup opakujte pro vechny piloen optick moduly. Stejn men provete i pro pipojen optickch modul na zdroj zen ELED na vlnov dlce 1300 nm.


6 Laboratorn loha . 4 - Men optickho vkonu a tlumu svtlovod

Cle lohy: Nauit se mit optick vkon a optick lum, oven vliv spojen dvou svtlovod s odchylkou os, vliv ohyb a mikroohyb. ZADN:

1. Seznamte se s mii optickho vkonu a optickho tlumu. 2. Zmte tlum svtlovod s rznmi zpsoby pravy konc vlken pomoc optickch

rychlokonektor. 3. Zmte tlum rznch druh svtlovod pi vlnov dlce zen 850nm a porovnejte

s daji od vrobce. 4. Zmte tlum optickho sdruovae. 5. Zjistte vliv:

a) podln b) hlov c) pn

odchylky os optickch vlken pi spojovn optickch kabel na celkov tlum optick trasy. Zakreslete namen zvislosti A=f(x) a A=f() do graf.

6. Zmte vliv ohyb vlkna na tlum (pi rznch prmrech zvit a pi rznch potech zvit na optickm vlkn). Zakreslete namen zvislosti.

7. Zmte vliv mikroohyb vlkna na tlum a zakreslete zvislost A=f(m), pro rzn hmotnosti m zva (0, 0.2, 0.5, 1, 1.5, 2 kg).

8. Namen daje zpracujte tabelrn a graficky. UPOZORNN: NEDOTKEJTE se zakonen svtlovod NENECHVEJTE svtlovod i ostatn optoelektronick komponenty bez krytek ZACHZEJTE jemn se svtlovody i s ostatnmi optoelektronickmi komponenty POUIT MIC PSTROJE: Stabilizovan zdroj optickho zen LS 1 (820 nm) Mi optickho vkonu LM 1 Optick sdruovae Optick spojky Optick rychlokonektory Svtlovody Technick dokumentace Manipultor Optel Mikroohybov podloky Sada zva Vleky rznch prmr Pracovn seit optick vlkna a senzory


BLOKOV SCHMA: 1. 2. Prce s manipultorem Optel

TEORETICK ROZBOR:

Men optickho vkonu a tlumu pat mezi nejzkladnj men v optoelektronice. Vkon optickho zen P vyjaduje vkon penen zen, tj. je uren energi prochzejc sledovanou plochou v jednotce asu. V mich optickho vkonu pouvanch v optoelektronice se vhradn pouv fotoelektickch polovodiovch detektor na bzi kemku (Si), germnia (Ge) nebo indium galium arsenidu (InGaAs). Tyto polovodiov fotodiody maj vysokou citlivost, ale jejich pouit komplikuje spektrln citlivost, tj. nestejn citlivost pro jednotliv vlnov dlky zen. Z toho dvodu se kemkov detektory pouvaj pevn pro men zen o vlnov dlce 820 a 850 nm, kdeto germniov detektory pro vlnov dlky 1300 nm.

Vysla optickho

zen

Pijma optickho

zen

Svtlovod


Mtkem celkovch ztrt optickho vkonu ve vlkn je jeho tlum, kter je udvn v decibelech (dB) a kter je pro danou vlnovou dlku definovn vztahem:

=

2

1log10)( PPA , ( 6.1 )

kde P1 a P2 je optick vkon zmen na zatku a na konci vlkna. V praxi se velmi asto pouv i koeficient tlumu (mrn tlum), co je tlum vztaen na jednotkovou dlku vlkna v dB/km.

Metody men tlumu optickch vlken a kabel jsou stanoven pslunmi normami. Normy doporuuj ti standardn mic metody a to:

metoda dvou dlek (cut-back) metoda vloench ztrt metoda men zptnho rozptylu (backscattering method)

Prvn dv metody vyuvaj ke stanoven tlumu zdroj zen a mi optickho vkonu a jsou pro svou podstatu oznaovny jako transmisn (nkdy t pm) metody. Tet metody je zaloena na men zptnho rozptylu optickm reflektometrem a je proto t oznaovna jako metody optick reflektometrie v asov oblasti (Optical Time Domain Reflectometry OTDR).

Nejpesnj metodou men tlumu vlken a kabel je metoda dvou dlek. Jej nevhodou je, e je to metoda destrukn. Pi jej aplikaci je nutn zlomit men vlkno a proto neme bt pouita pro men ji provozovanch optickch tras s konektory.

METODA VLOENCH ZTRT (pouvan v tomto laboratornm cvien)

Men tlumu je dvoustupov. Nejprve se v prvnm kroku mic souprava nakalibruje pmm propojenm zdroje zen s miem optickho vkonu pomoc micch spojovacch modul. Tmto krokem se zsk referenn hodnota optickho vkonu P1 men ve wattech. Pi dalm kroku se zapoj men trasa mezi zdroj a mi vkonu a odete se hodnota vkonu P2. Pokud mi vkonu m absolutn rove optickho vkonu v jednotkch dBm, tlum se zsk ze vztahu:

A = L1 L2 ( 6.2 )

Podle zpsobu reference rozliujeme ti varianty metody vloench ztrt:

1. s jednm micm spojovacm modulem

2. se dvma micmi spojovacmi moduly

3. se temi spojovacmi moduly

Rozdly mezi jednotlivmi metodami jsou na nsledujcm obrzku.


Obr. 6.1: Metody men tlumu

Vazebn ztrty: Pi spojovn vlken vznikaj ztrty svteln energie, nen-li svtlo vstupujc do vlkna

sprvn smrovno, nebo jsou tyto ztrty zpsobeny strukturou vlken.

1. Ztrty numerick apertury Ztrty energie mohou vzniknout na jinak dokonalm spojen dvou vlken, jejich

hodnota numerick apertury se li. Je-li numerick apertura pijmacho vlkna vt nebo rovna numerick apertue zdrojovho vlkna, dn ztrty vlivem NA by nemly vzniknout. Je to proto, e pijmac vlkno pijme vechno svtlo ze zdrojovho vlkna. V opanm ppad se ovem nebude st pijmanho svtla vlknem it a vzniknou ztrty.

2. Ztrty prezem jdra Spojujeme-li rzn vlkna, mohou mt rzn velk prez jader. Maj-li jdra stejnou

velikost nebo je-li jdro pijmacho vlkna vt ne jdro zdrojovho vlkna, tento druh ztrty nenastv, nebo jdro pijmacho vlkna je dostaten velk, aby pijalo vechno svtlo ze zdroje. V opanm ppad (viz Obr. 6.2) st svtla nedopadne na jdro pijmacho vlkna a ztrat se. Tyto ztrty lze vypotat ze vztahu:

=

p

zSSprezemztrty log20 [dB] ( 6.3 )

Sz prez zdrojovho jdra

Sp prez pijmajcho jdra

Zdroj zen

Mi optickho vkonu

Spojovac modul

Metoda s jednm modulem

Metoda se dvmi moduly

Metoda se temi moduly


pl obal

jdro

Obr. 6.2: Ztrty vlivem rznho prezu jdra spojovanch vlken

3. Ztrty zpsoben odchylkou os Odchylka os me bt fyzikln nepatrn, zvlt pi pouit vlken s velmi zkm

jdrem (jednovidovch). Nejsou-li stedov jdra dostaten souos, me dojt k tomu, e se svtlo druhm vlknem ne.

Obr. 6.3: Ztrty vlivem odchylky os spojovanch vlken

4. hlov odchylka os Budou-li vlkna hlov vyosena, st svtla nebude druhm vlknem prochzet. Vliv

hlov odchylky os bude men pro vlkna s velkou hodnotou numerick apertury. Pouitm pesnch spojovacch konektor lze pravdpodobnost vzniku odchylky os snit.

Obr. 6.4: Ztrty vlivem odchylky os spojovanch vlken

5. Oddlen konc vlken Jsou-li konce dvou vlken vzdleny, vznikaj ztrty. Opticky vhodn ltka nebo lepidlo

s podobnm indexem lomu, jak maj jdra vlken, sniuje vliv oddlen konc vlken.


Obr. 6.5: Ztrty vlivem oddlen konc spojovanch vlken

6. Nerovnost ploch Je nezbytn nutn zajistit, aby plochy spojovanch vlken byly opticky rovn. Je tak

dleit, aby ez konce vlkna byl pesn pod hlem 90 k ose vlkna. Jinak dochz ke ztrtm vlivem hlov odchylky os.

7. Zneitn Ptomnost cizch zneiujcch ltek ve spojen dvou vlken vede ke ztrtm lomem,

odrazem, absorpc a vlivem pekek pro en svtla.

Ohyb optickho vlkna vede k pdavnm ztrtm zen, a tm i ke zvten jeho tlumu. Pi ohybu vlkna se mn hel dopadu paprsk na rozhran mezi jdrem a pltm. Tm pdem nkter paprsky ji nespluj podmnku totlnho odrazu a vy vidy jsou vyzaovny z jdra vlkna a dle pak z vlkna ven.

Ohyb vlkna nkdy bv vyuvn k odfiltrovn nedoucch vid z vlkna. Soustka zaloen na tomto principu se nazv filtr vid. Dle se ohybu vyuv pi konstrukci nkterch amplitudovch optickch vlknovch senzor, kter ohyb vyuvaj pro snmn otoen, polohy pedmt apod.

Mikroohyby znamenaj periodicky se opakujc zmnu zakiven osy optickho vlkna s malou amplitudou ohybu. Vznikaj pi kabelovn optickho vlkna a mohou znan zvtit tlum vlkna. Principu mikroohyb se ale tak vyuv v nkterch amplitudovch optickch vlknovch senzorech. Princip tchto senzor je nsledujc: men veliina (nap. sla, tlak) psob na podloku, kter vyvolv ve vlkn mikroohyby. tlum zpsoben tmito mikroohybovmi ztrtami je men nkterou z metod pro men tlumu a z vsledku je pak vyhodnocena velikost snman veliiny.

Dal piny ztrt: Ztrty v prosted ztrty absorbc (pohlcen svtla prostedm), disperz (dsledek

lomu svtla), Rayleighv rozptyl (vznik nhodnm rozloenm jednotlivch molekul v ltce, co zpsobuje nepatrn odlin index lomu v uritch oblastech ltky)

Ztrty na rozhran prosted Fresnelv odraz (sten odraz, kdy st zen se po odrazu vrac zpt ke zdroji)

Difzn odraz nen-li plocha rovn, dochz k difznmu odrazu. Kad dopadajc svteln paprsek je odraen jako mnoho paprsk do rznch smr.


POSTUP MEN: 1. Pro men tlumu u vech kol pouijte metodu vloench ztrt. 2. Nalman a upraven optick vlkna z prvnho laboratornho cvien upevnte do

rychlokonektor (popis rychlokonektor viz. piloen manul). Men provete pomoc mi optickho vkonu na vlnov dlce 820 nm. Vypotte optick tlum.

3. Pro dal dv men zapojujte svtlovody a rozboovae pmo do optick trasy pomoc optickch spojek. Men provdjte na tchto vlnovch dlkch:

a. Svtlovody 850 (820) nm (porovnejte namen hodnoty s daji od vrobce) b. Rozboovae 850 (820) nm

4. Optick kabely upevnte na manipultor do polohy A1 a B1. Ramena manipultoru nastavte do jedn pmky a tuto polohu zajistte aretan matic (na spodn sti manipultoru). Na ramenech posuv nastavte poten polohu 0 mm a zaznamenejte si referenn daj Po. Mte optick vkony pro vzdlenosti mezi optickmi kabely od 0 do 10 mm po 1 mm. Vypotte hodnotu optickho tlumu.

5. Odaretujte oton stolek. Prav posuv nastavte do polohy 0 mm, lev posuv na hodnotu 5 mm. Mte hel od -40 do 40 po 5. Pepotte hodnotu optickho vkonu tak, e optick vkon v poloze 0 budete brt jako 100% a pro ostatn hodnoty relativnho vkonu bude tedy platit vztah:

1000

= PPP rel [%]

6. Optick kabely upevnte do pozic A2 a B2. Pn posuv je v poloze 0 mm a pravm posuvem nastavte kabely proti sob tak, aby byl vkon maximln (Po). Posunujte kabel od 0 mm do 1,5 mm. Vypotte hodnotu optickho tlumu.

Pozn. Pokud je na pnm posuvu nastavena hodnota 0 mm, jsou ela optickch vlken

od sebe vzdleny 2 mm.

7. Spojte zdroj optickho zen a mi optickho vkonu pomoc optickho kabelu. Pi voln poloenm vlknu zmte referenn hodnotu optickho vkonu Po. Odpojte vlkno od mie vkonu, natote je (5 zvit) na hladk vleek (prmr 5, 4, 3, 2 cm) a zmte optick vkon. Vypotte tlum. Dle zmte vliv potu zvit. Na vleek o prmru 2 cm namotvejte 1, 2, 3, 4 a 5 zvit.

8. Vlkno umstte mezi mikroohybov podloky a na n pokldejte zva.


7 Laboratorn loha . 5 Pulsn vysla a pijma Cle lohy: Seznmen se s penosem informac pomoc optickho vlkna ZADN:

1. Ovte penos analogovho stejnosmrnho signlu optickm kabelem.

2. Pro penos analogovho stejnosmrnho signlu sledujte vliv oddalovn konc dvou optickch vlken a vliv hlov odchylky os kabel.

3. Urete pracovn charakteristiky desky optickho pulsnho vyslae zvislost Uo = f(Uin)

4. Zmte hysterezi u pulsnho vyslae, kde jako pijma puls je pouit analogov optick pijma.

5. Zmte pracovn charakteristiky optickho pulsnho pijmae Uo = f(Uin).

SCHMA ZAPOJEN:

2.

3.


SEZNAM PSTROJ, PPRAVK A DOKUMENTACE:

Stavebnice Optel desky slo:

0 zdroj 5V=

3 analogov optick vysla

4 analogov optick pijma

7 pulsn optick vysla

8 pulsn optick pijma

Spojovac vodie

Optick kabely

Multimetr

Pracovn seit optick vlkna a telekomunikace TEORETICK POPIS:

Optick kabely se pouvaj nejen pro penos energie, v senzorech, ale i pro penos informac.

V posledn dob nastal obrovsk rozvoj optickch komunikac, kter se pednostn uplatuj v mnoha aplikacch. Vyuvaj se pro penos hlasu, dat, telemetrickch daj a obrazu na dlouh vzdlenosti i v loklnch stch a maj adu dalch rozmanitch aplikac (nap. kabelov televize).Optick komunikan technologie poskytuje uivateli obrovsk penosov kapacity, velk vzdlenosti mezi opakovai, odolnost vi elektromagnetickmu ruen a relativn snadnou instalaci.Abychom mohli penet informaci po optickm kabelu.

Abychom mohli penet informace po optickm kabelu, potebujeme vysla, kter je schopen pevdt elektrick signly na signly optick. Tyto signly mohou mt analogovou podobu, kdy je informace reprezentovna zmnou intenzity svtla, nebo mohou mt podobu svtelnch puls, kdy je informace reprezentovna sledem svtelnch puls.

Pi digitln komunikaci prostednictvm optickho je optick pulsn vysla vyuvn jako pevod elektrickch puls na pulsy svteln.

Zkladn charakteristiku pulsnho vyslae lze rozdlit do t st:


1. Pi nzkch vstupnch naptch vyslae, a do uritho bodu, kter se nazv vypnac prahov napt, nen na vstupu vyslae dn napt.

2. V dal oblasti vstupnch napt vyslae je vstupn napt pijmae zvisl na tom, zda se vstup vyslae zvyuje nebo sniuje

3. Kdy vstupn napt vyslae pekro uritou hranici, spnac prahov napt, vstup pijmae je konstantn a jasn definovan.

Optick pulsn pijma pevd svteln signly na napov pulsy. Pi normln innosti svteln signly pichz jako pulsy, ale pvodn obdlnkov tvar tchto puls je deformovn vlivem tlumu a ruen. Pulsn pijma je tedy uren k obnov tvaru deformovanch puls. To je realizovno generovnm novho pulsu pokad, kdy je pijat puls, kter m alespo uritou minimln rove. Generovn vstupnho pulsu trv tak dlouho, dokud rove vstupnho pulsu neklesne pod uritou hodnotu. DOPORUEN POSTUP:

1. Zapojte obvod podle schmatu . 1. Vodiem propojte u vyslacho systmu vstup zdrojov desky se vstupem desky vyslae. Nastavujte na desce . 3 pomoc potenciometr napt od 0V do 5V a promte napt na vstupu na desce . 4. Men provete pro krtk optick kabel i pro dlouh optick kabel.

2. Obvod nechte zapojen podle schmatu . 1, ale nahrate krtk kabel dvma, kter budete rukama pidrovat spojen. Nejprve sledujte vliv oddalovn konc vlken (vzdlenost mte pravtkem) a zapisujte si hodnoty napt na vstupu pijmae. Dle sledujte vliv hlov odchylky mezi konci vlken. Opt zaznamenejte vstupn napt pijmae pro hly -60 a +60 po 15.

3. Obvod zapojte podle schmatu . 2. Spojovacm vodiem propojte vstup zdrojov desky (slo 0) se vstupem desky pulsnho vyslae (slo 7). Pomoc potenciometr na zdrojov desce u vyslae nastavujte napt. Voltmetrem mte napt mezi body OV a TP1, jak u vyslae, tak i u pijmae. Napt Uo nastavujte od 0 V do 5 V po 1 V a potom i v opanm smru. Men provete pro krtk i pro dlouh optick kabel.

Pozn. Pokud z nepozornosti zvte (nebo snte) napt nad (pod) poadovanou rove v jednotlivch krocch, muste men opakovat od 0 V (5V), jinak jsou vsledky neplatn.

ad 2) Obvod zapojte podle schmatu . 3. Opt spojte vodiem vstup zdrojov desky se vstupem desky pulsnho vyslae. Opakujte men jako v bod 1., ale jen pro krtk optick kabel. Plat pedchoz poznmka.

ad 3) Obvod zapojte podle schmatu . 4. Postup men je stejn jako v bod 1. s tm,

e men provedete pro krtk i dlouh optick kabel.


8 Laboratorn loha . 6 Men polohy a vzdlenosti svtlovodnmi vlkny

Cle lohy: Seznmit se s pouitm svtlovodnch vlken pro men polohy pedmtu, vliv odrazn plochy, optick atenutory. ZADN:

1. Seznamte se s mii optickho vkonu a optickho tlumu.

2. Zmte zvislost vstupnho signlu svtlovodnho snmae polohy (reflexn sondy z Tesly Jihlava) pro rzn reflexn plochy.

3. Ovte funkci reflexnho senzoru pro dva typy odraznch ploch a pro vzdlenosti senzoru od plochy 0 a 5 mm.

4. Zmte hodnoty optickho vkonu pro filtry a optick atenutory ze stavebnice Optel.

5. Namen daje zpracujte tabelrn a graficky. BLOKOV SCHMA: UPOZORNN: NEDOTKEJTE se reflexnch ploch odrae, ani na ne nic nepokldejte. Reflexn plocha NESM pijt v dnm ppad do styku s elem sondy. POUIT MIC PSTROJE: Stabilizovan zdroj optickho zen LS 1 (850 nm) Mi optickho vkonu LM 1 Svtlovodn reflexn sonda TESLA Jihlava Manipultor Optel Reflexn sonda Odrazn plocha

Vysla optickho

zen

Pijma optickho

zen

Svtlovodn snmapolohy

Odrazn plocha


Sada filtr Optick atenutor Reflexn tere s rznmi kovovmi vrstvami Mic polohovac ppravek s mikroroubem Svtlovody Pracovn seit optick vlkna a senzory TEORETICK ROZBOR:

Pro lep orientaci v pouit optickch vlken je zde uveden pehled aplikac v senzorov technice a vyuvanch vlastnost [2].

Tabulka 8.1: Pouit optickch vlken ve snmac technice

Aplikace

Vyuvan vlastnost optickho vlkna

Spn

ae

Senz

ory

akus

tick

ch

sign

l

tla

ku,

hydr

ofon

y, m

ikro

fony

, de

tekc

e a

m

en v

ibra

c

M

en d

efor

mac

e a

ohyb

u (to

rzn

)

M

en t

eplo

ty

M

en p

roud

n

M

en p

rto

ku

Pen

os e

nerg

ie

Pozo

rov

n, o

svt

lov

n

a di

sple

je

Det

ekto

r y p

eru

en

M

en

pol

ohy

(pos

unut

, ot

oen

, hl

adin

y)

M

en r

ychl

osti

M

en s

poje

n a

vaz

by

Zpo

dn

ved

en

Zpra

cov

n si

gnl

(k

dov

n a

dek

dov

n)

M

en m

agne

tick

ch

a

elek

trick

ch

veli

in

Opt

ick

gyr

osko

py

Det

ekto

ry ra

dioa

ktiv

nho

z

en

O

ptic

k ra

mpa

Pehlednost

Vyzaovn z konc

Konen rychlost en signlu

Citlivost vi vnjm vlivm zpsobujc zmnu amplitudy, fze a polarizace signlu

Kehkost

Ohybnost

Tabulka 8.2: Hlavn vhody optickch vlknovch senzor Odolnost vi elektromagnetickmu ruen Jednoduch mechanick konstrukce (ve vtin ppad bez pohyblivch ast), kompaktnost, mal rozmry, chemick odolnost Bezkontaktn snmn a snmn na dlku Odolnost vi vysokm teplotm, nrazm, mechanickm vibracm a nepznivm vlivm prosted Rychl odezva, velk ka frekvennho psma (asto ohranien jen odezvou a kou frekvennho psma elektronickho deteknho systmu optickch vlknovch senzor) Monost pouit ve vbunch a lehce zpalnch prostedch, monost men na povrchu a nebo uvnit objekt


Dielektrick materily elektrick izolace: dn elektrick vodiv spojen Monost sterilizace bez zmny parametr senzoru Nzk energetick nronost Vysok pevnost v tahu (vy ne u ocelovch vlken stejnho prezu) Velk mechanick prunost Mal tlumen signlu (o mnoho men ne u kovovch kabel pi vysokch frekvencch) Velk odolnost vi radioaktivnmu zen Velk dynamick rozsah Jednoduch adaptace na pouit v slicovch systmech irok monosti multiplexovn signl (spektrln multiplex (WDM), multiplex jader OV (CDM), asov multiplex (TDM), hlov multiplex (ADM), polarizan multiptex, fzov multiplex, slicov kdovn) Pasivn zpsob innosti vtiny optickch vlknovch senzor, optick vlknov senzory ovlivuj mlo a nebo vbec neovlivuj men objekt, nevyaduj elektrick napjen Vtinou velmi jednoduch konstrukce spojen s vysokou spolehlivost a nzkmi nroky na drbu Monosti men tam, kde konvenn senzory nen mon pout Vt utajenost systm optickch vlknovch senzor

Pro men polohy je mon vyut svtlovodn vlkna, u kterch dojde zmnou vzdlenosti odraznho pedmtu nebo vsunutm pedmtu do optick trasy ke zmn tlumu optick trasy. Existuje vce typ snma pro men polohy nebo vzdlenosti pedmtu. Mezi dva zkladn principy pat:

1. snmae se zaclonnm prochzejcho zen 2. reflexn snmae

U snmae se zaclonnm prochzejcho zen dochz ke vloen snmanho pedmtu

do optick trasy mezi dva svtlovody. Zaclonnm svtelnho paprsku dojde ke zvten optickho tlumu.

Reflexn snmae polohy mohou bt vytvoeny ze dvou optickch vlken, kter jsou umstn tak, e jedno vlkno slou jako zdroj zen, zen je odraeno od pohybujcho se pedmtu a druh vlkno pijm odraen paprsek. V jinm ppad je mon ob vlkna spojit v takzvanou reflexn sondu.

Reflexn snma polohy, kter je pouit v tomto laboratornm men, je zaloen na principu reflexn sondy, vyuvaj odrazivosti menho povrchu. Snma je tvoen dvmi optickmi vlkny, z nich jedno je zdrojov a druh snmac. Zdrojovm vlknem je pivdno svtlo z optickho zdroje, kter na vstupu vytv svteln kuel. st zen, kter se odraz od povrchu menho objektu se nave do snmacho vlkna. Reflexn sonda m zdrojov a pijmac vlkno spojeno do jednoho.

Optick vkon zen ve snmacm vlkn pak zvis na vzdlenosti danho povrchu. Dle je vkon zvisl na materilu (kvalit) odrazn plochy a na vlnov dlce pouitho zen.


Optick atenutor je tlumov prvek nebo mic pstroj, kter doke definovanm zpsobem tlumit signl mezi optickm vstupem a vstupem. Atenutory rozdlujeme na pevn tlumov lnky a na promnn (nastaviteln) tlumov lnky. Existuj dva zkladn principy optickch atenutor:

1. princip vzduchov mezery mezi vstupnm a vstupnm optickm vlknem

2. princip neutrlnho tlumovho lnku (neutrln filtr se vyznauje stejnou propustnost v irokm rozsahu vlnovch dlek).

vstup vstup

pohybujc se pedmt

vstupn svtlovod

vstupn svtlovod

pohybujc se pedmt

b)

a)

Obr. 8.1: Svtlovodn snmae polohy, a) s vkldnm pedmtu do optick trasy, b) reflexn POSTUP MEN:

1) Zapojte pstroje podle schmatu. Do ppravku upevnte odraznou plochu a provete men optickho vkonu v zvislosti na vzdlenosti v rozsahu 0 a 5 mm. Men opakujte pro rzn materily odrazn plochy (devo, ocel, hlink, m, mosaz, papr, atd.).

2) Pouijte manipultor Optel a do pozice A2 umstte reflexn sondu. Do posuvu umstte odraznou plochu stranou slo 1 k reflexn sond. Pn posuv nastavte na 0 mm a odette referenn hodnotu optickho vkonu Po. Pak zmte vkony pro posun reflexn sondy od odrazn plochy ve vzdlenostech 0 mm a 5 mm. Vypotte hodnotu optickho tlumu. Stejn promte a vypotte optick tlum pro odraznou plochu se stranou slo 2.

3) Pouijte manipultor a optick vlkna umstte do pozic A2 a B2. Do posuvu mezi tyto pozice umstte sadu filtr. V pozici 1 namte maximln optick vkon a ten berte jako referenn. Promte hodnotu optickch vkonu pro vechny pozice ze sady filtr. Vypotte hodnotu optickho tlumu.


Modifikovan vlkno ve tvaru

U

9 Laboratorn loha . 7 Men teploty svtlovodnmi vlkny

Cle lohy: Seznmit se s pouitm svtlovodnch vlken pro men teploty ZADN:

1. Seznamte se s mii optickho vkonu a optickho tlumu. 2. Zmte teplotn zvislost teplotnho svtlovodnho snmae pi rznch vlnovch

dlkch v rozmez teplot nastavovanch v termostatu asi od 10 C do 70 C. 3. Ovte funkci optickho vlknovho snmae jako detektoru ptomnosti kapaliny

(voda, lh, olej). 4. Namen daje zpracujte tabelrn a graficky.

BLOKOV SCHMA: 1. 2. UPOZORNN: NEDOTKEJTE se zakonen svtlovod NENECHVEJTE svtlovod i ostatn optoelektronick sousti bez krytek ZACHZEJTE jemn se svtlovody i s ostatnmi optoelektronickmi komponentami

Vysla optickho

zen

Pijma optickho

zen

Svtlovodn snma

Teplomr

Termostat

Zdroj optickho

zen

Pijma optickho

zen


POUIT MIC PSTROJE: Mi optickho tlumu OMU-10 Metra Blansko (s nvodem) Mi optickho vkonu LM 2 Dilatan svtlovodn snma teploty Kapalinov ultratermostat UH 4 Modifikovan vlkno ve tvaru U Kdinka Voda, lh, olej Optick spojky Svtlovody TEORETICK ROZBOR:

Optick vlknov senzory rozdlujeme podle typu pouitch optickch vlken na:

1. Jednovidov senzory vyuvajc jednovidov optick vlkna a koherentn zdroje zen. Jednovidov senzory vyuvaj vtinou jako snmac prvek optick vlkno. Snman veliina se vyhodnocuje prostednictvm zmny rznch vlastnost optickho vlkna, nap. optick drhy, indexu lomu, rozdlu mezi indexem lomu jdra a plt optickho vlkna, rozdlu v optick drze dvou navzjem ortogonln polarizovanch vid. Jednovidov senzory jsou vtinou uspodan jako interferometry; m se relativn zmna fze mezi dvma rameny (optickmi vlkny), z nich jedno je referenn a druh senzorov (jeho penosov vlastnosti ovlivuje snman fyzikln veliina). Zven citlivosti senzorovho ramene doshneme pokrytm jednotlivch ramen vhodnmi materily nebo potlaenm citlivosti referennho ramene .

2. Mnohovidov senzory vyuvajc mnohovidov optick vlkna a nekoherentn zdroje zen. Mnohovidov senzory vyuvaj vtinou odvod sti intenzity svtla z optickho vlkna, peruen optickho vlkna, pp. zmnu tlumen optickho vlkna, zpsobujc modulaci intenzity optickho signlu. V tchto senzorech lze vyuvat rzn elektro-optick, mechanicko-optick, akusticko-optick, fotoelastick, radian jevy apod. Pouit jev se vybr na zklad konkrtn aplikace podle poadovan citlivosti a dynamickho rozsahu.

V nkterch ppadech se ustlila klasifikace optickch vlknovch senzor podle zpsobu modulace optickho signlu, kter vyjaduje nejen konstrukci samotnho senzoru, ale i jeho elektronickho deteknho systmu:

a) amplitudov senzory vyuvajc modulaci intenzity (amplitudy) svtla cho se optickm vlknem,

b) fzov senzory zaloen na modulaci fze optickho signlu, kter se optickm vlknem,

c) polarizan senzory vyuvajc vliv snman veliiny na polarizan stav svteln vlny, kter se pen optickm vlknem,

d) frekvenn senzory vyuvajc modulaci frekvence optickho signlu (nap. Dopplerovm jevem), kter se optickm vlknem,

e) senzory s modulac rozloen (distribuc) vlnov dlky (barevn, ppadn spektrln senzory), zaloen na detekci spektrln zvislch zmn (spektrlnho rozloen) absorpce, emise nebo indexu lomu,


f) senzory s modulac ky a polohy penench optickch impulz, analyzujc zpodn a rozen impulz, zpsoben snmanou veliinou v uzaven smyce optickho vlkna (mlo pouvan).

Nejdleitj parametry optickch vlknovch senzor jsou:

a) citlivost, kter je vyjdena pomoc hodnoty napt mronosnho signlu na vstupu deteknho systmu senzoru pi psoben jednotkov snman veliiny,

b) prh citlivosti rovnajc se velikosti snman veliiny, pi jejm psoben na vstupu deteknho systmu senzoru se hodnota napt mronosnho signlu rovn stedn kvadratick hodnot napt jeho vnitnch um (v praxi se asto vyaduje odstup mronosnho signlu od umu 10dB),

c) dynamick rozsah, kter je uren intervalem ppustnch hodnot men veliiny, urenm prahem citlivosti a maximln ppustnou hodnotou snman veliiny,

d) linearita, tj. linern zvislost hodnoty napt mronosnho signlu na vstupu deteknho systmu senzoru od hodnoty snman veliiny.

Prh citlivosti relnch optickch vlknovch senzor zvis na rovni jejich vnitnch um, proto jeden ze zkladnch smr vzkumu je uren zdroj um a hledn metod jejich zmenen. Nejvt vliv na prh citlivosti senzor maj umy vznikajc v optickm vlkn, protoe umy zen mohou bt ve velk me vykompenzovan pouitm diferencilnch metod detekce a um detektoru je relativn mal. umy, kter vznikaj v optickm vlkn maj vce pin (rzn hodnoty konstanty en pro rzn vidy, mezividov konverze, vzjemn vybuzen ortogonlnch vid v jednovidovm optickm vlkn, nestabilita polarizace optick vlny apod. ), piem podstatnou roli hraje typ a konkrtn zapojen senzoru.

Optick vlknov senzory maj veobecn o d (nkdy a o nkolik d) men prh citlivosti ne senzory podobnch fyziklnch veliin zhotoven konvennmi metodami, velk dynamick rozsah (i nkolik d ) a dobrou linearitu.

Z velkho potu princip pouvanch pro men teploty jsou nejastji pouvan a vyrbn snmae, kter pracuj na principu:

teplotn zvislosti absorpn hrany polovodie nebo skla teplotn zvislosti fluorescence teplotn zvislosti asovho odeznvn fluorescence teplotn zvislosti indexu lomu vyzaovn ernho tlesa generovn svtelnho zen teplotn dilatace

Spektrln zvisl absorpce

Vyuv se teplotn zvislosti absorpn hrany u polovodi a nkterch druh skel. Obvykl pouit je v rozsahu -100 C a +550 C, pesnost se pohybuje kolem 0,1 a 1 C.

Spektrln zvisl fluorescence

Fluorescenn jev, vybuzen obvykle UV zenm, je rovn teplotn zvisl. Jako fluorescennch ltek se pouv vzcnch zemin nebo i polovodi (GaAs). Rozlien je


v 0,1 C a rozsah men od -50 C do asi +200 C. K nevhodm tchto snma pat jejich nronj vroba, poppad i velk vlastn tlum.

asov zvislost fluorescence

Stejn jako intenzita fluorescence, tak i jej doznvn v ase je teplotn zvisl. Vhodou tohoto zpsobu je, e nezvis na ztrtch ve svtlovodu a je tedy mon absolutn kalibrace teplomru.

Teplotn zvislost indexu lomu

U refraktometrickho idla teploty se vyuv teplotn zvislost indexu lomu speciln vytvoen pechodov sti obalu svtlovodu. Zsadn vliv na linearitu, citlivost a rozsah men maj parametry svtlovodu i pouit ltky a polomr zakiven. Tyto svtlovody maj dobr parametry, ale k jejich nevhodm pat pedevm technologick nronost vroby.

Pyrometrie (vyzaovn ernho tlesa)

Jedn se o nevlastn typ svtlovodnho snmae, u kterho se svtlovodu pouv pouze pro penos zen z "absolutn" ernho tlesa umstnho na konci svtlovodu v prosted o men teplot. Obvykl rozsah pouit je od 100 do 1500 C s pesnost 1 C.

Generovn svtelnho zen

Optick zen me bt generovno v zvislosti na teplot pmo ve svtlovodu. Jedn se o vlastn typ svtlovodnho snmae teploty. Tento mechanismus generovn zen ve svtlovodu je doclen sloenm a tlumem materilu jdra svtlovodu.

Teplotn dilatace

Vyuv se zmny tvaru (dlky) svtlovodu s teplotou, co zpsob zmnu tlumu.

Senzor ptomnosti kapaliny Vyuv se modifikovanho svtlovodnho vlkna, co je takov vlkno, kter m

upraveny geometrick rozmry nebo rozloen indexu lomu. Mezi tyto modifikace pat i sek vlkna ve tvaru U. Modifikovan vlkno tvaru U je vytvoeno ohnutm vlkna o 180 s velmi malm polomrem. Tento sek vlkna zpsobuje velk ohybov ztrty a st zen unik v mst ohybu z vlkna ven. Ztrty jsou tm vt, m vt je index lomu okolnho prosted. Na tomto principu jsou zaloeny senzory hladiny kapaliny, kter dok rozliit, zda je v mst idla kapalina, i nikoliv. Pouvaj se spn k indikaci hladiny nafty, benzinu a jinch holavin.

Tabulka 9.1: Index lomu rznch ltek

Ltka Index lomu n

vzduch 1

voda 1,33

lh 1,36

olej 1,48


POSTUP MEN: 1. Pomoc termostatu mte teplotu lzn, ve kter je umstn svtlovodn snma

teploty od 10 do 70 C po 5 C a zmte hodnoty optickho vkonu na vstupu ze snmae. Jako referenn vkon berte hodnotu pi 10 C a vypotte velikost tlumu. Men provete pro vlnov dlky 850 nm a 1300 nm. Stejn men provete i pro sniovn teploty ze 70 C do 10 C po 5 C. Namen hodnoty zakreslete do grafu a charakteristiky srovnejte.

2. Zapojte obvod podle schmatu 2. Odette referenn hodnotu optickho vkonu, kdy je sonda neponoena. Pak ponote vlkno do kdinky a odette optick vkon pro dan typ kapaliny. Vypotte hodnoty optickho tlumu pro vechny typy kapalin. Po kadm ponoen osute vlkno!


10 Laboratorn loha . 8 Men mechanickho napt a tlaku optickmi vlkny

Cle lohy: Seznmit se s pouitm optickch vlken (snma) pro men mechanickho napt a tlaku

ZADN: 1. Seznamte se s mii optickho vkonu a optickho tlumu. 2. Zmte zvislost mechanickho napt pomoc optickho vlknovho snmae (OVS)

elektrickho pole pi rznch vlnovch (v obou smrech). 3. Zmte zvislost tlaku pomoc optickho vlknovho snmae (OVS) magnetickho

pole pi rznch vlnovch (v obou smrech). 4. Namen daje zpracujte tabelrn a graficky.

BLOKOV SCHMA:

Pijmaoptickho

zenZdroj optickho

zen

X

OVS

Obr. 10.1: Schma pouit optickho vlkna pro men tlaku a mechanickho napt UPOZORNN: NEDOTKEJTE se zakonen svtlovod NENECHVEJTE svtlovod i ostatn optoelektronick sousti bez krytek ZACHZEJTE jemn se svtlovody i s ostatnmi optoelektronickmi komponentami POUIT MIC PSTROJE: Mi optickho tlumu OMU-10 Metra Blansko (s nvodem) Mi optickho vkonu LM 2 Optick vlknov snma mechanickho napt Optick vlknov snma tlaku Optick spojky Optick vlknov moduly Napjec zdroj TEORETICK ROZBOR:

Pokud je optick vlkno vystaveno mechanickmu namhn dochz ke vzniku tzv. konverze vid, tzn., u nejvych vid ke zmn jejich charakteru. Z vedench vid se stvaj plov a nsledkem toho se zmenuje optick vkon (tok) ve vlkn. Rozliuje se


namhn optickho vlkna v podlnm a pnm smru. Na Obr. 10.2 je pklad principilnho uspodn OVS optickho tenzometru.

1 2

a) b)

Obr. 10.2: Principiln uspodn OVS optickho tenzometru

Na obr.10-3 a obr.10-4 jsou uvedeny principiln uspodn OVS tlaku. V ppad obr.10-3 se jedn o snma tlaku s clonkou, jej poloha je zvisl na tlaku a v ppad obr.10-4 pak se men tlak pevd na zmnu polohy elist snmae, kter zpsobuj vznik mikroohyb v optickm vlkn, nsledn opt konverzi vedench vid a tm ke zmn optickho vkonu (toku) ve vlkn.

UR Ux

clonka

tlak

AR Ax

P1P0 x

Obr. 10.3: Uspodn OVS snmae tlaku s clonkou

Obr. 10.4: Uspodn OVS snmae tlaku vyuvajc mikroohyby

POSTUP MEN: 1. Namhejte OVS mechanickho napt definovanm zpsobem u micho

ppravku. Mte hodnoty optickho vkonu na vstupu ze snmae pro kadou hodnotu nastavenho mechanickho napt. Men provete pro vlnov dlky 850 nm a 1300 nm. Namen hodnoty zakreslete do grafu a charakteristiky vyhodnote.

2. Zmte zvislost optickho vkonu na vstupu OVS na tlaku. Pouijte dv rzn vlnov dlky pro napjen OVS tlaku. Namen hodnoty zakreslete do grafu a charakteristiky vyhodnote.


11 Laboratorn loha . 9 Men elektrickho a magnetickho pole optickmi vlkny

Cle lohy: Seznmit se s pouitm optickch vlken (snma) pro men elektrickho a magnetickho pole

ZADN:

1. Seznamte se s mii optickho vkonu a optickho tlumu. 2. Zmte zvislost elektrickho proudu v cvce pomoc optickho vlknovho snmae

(OVS) elektrickho pole pi rznch vlnovch (v obou smrech). 3. Zmte zvislost magnetick indukce v cvce pomoc optickho vlknovho snmae

(OVS) magnetickho pole pi rznch vlnovch (v obou smrech). 4. Namen daje zpracujte tabelrn a graficky.

BLOKOV SCHMA:

U

i

Pijmaoptickho

zenZdroj optickho

zen

A

B

X

UPOZORNN: NEDOTKEJTE se zakonen svtlovod NENECHVEJTE svtlovod i ostatn optoelektronick sousti bez krytek ZACHZEJTE jemn se svtlovody i s ostatnmi optoelektronickmi komponentami POUIT MIC PSTROJE: Mi optickho tlumu OMU-10 Metra Blansko (s nvodem) Mi optickho vkonu LM 2 Optick vlknov snma elektrickho pole Optick vlknov snma magnetickho pole Optick spojky


Optick vlknov moduly Napjec zdroj Amprmetr Mi magnetick indukce Osciloskop TEORETICK ROZBOR:

Pro men zkladnch parametr (proudu, intenzity a indukce) elektrickho a magnetickho pole se vyuvaj elektrooptick (Pokelsv a Kerrv) a magnetooptick (Faradayv, Cotton-Mountonv, Kerrv) jevy.

Obr. 11.1: Magnetostrikn tlska

Nejastj uspodn nevlastnch OVS pro tyto ely vychz z vlastnost magnetostriknch (topnch) vrstev (tlsek) a jejich psoben na optick vlkno.

Na Obr. 11.1a je pklad magnetostrikn vrstvy (cca 10 m, Ni a jeho slitiny, kovov skla) pro men elektrickho proudu a intenzity magnetickho pole, kter psob na optick vlkno (mechanick namhn), jeho nsledkem dochz ke ztrtm (tlumu) optickho zen prochzejcho vlknem. Pro snmn intenzity elektrickho pole se pouv piezoelektrick vrstva. Sloenm vrstvy a jejmi rozmry se ovlivuje citlivost ne menou veliinu a kompenzuje vliv ostatnch psobcch (parazitnch) veliin. Prh citlivosti u tchto


OVS je v rozsahu 10-7 a 10-10 A a 10-12 a 10-14 T na 1 m optickho vlkna a do frekvenc 101 kHz.

Na Obr. 11.1b je varianta OVS vyuvajc tepelnch ink elektrickho proudu, protkajcho Al vrstvikou (tlouka 10-1 m, RAl 3) na povrchu optickho vlkna. Na Obr. 11.1c je varianta OVS pro men elektrickho a magnetickho pole s fzovou modulac.

Mechanizmus psoben je obdobn jako v pedelm ppad, podobn je to i parametry krom frekvenn zvislosti, kter je limitovan dov 102 Hz (obr.2).

Na Obr. 11.2 je zvislost vstupnho napt U na velikosti magnetick indukce B pro snma na Obr. 11.1a, v prav sti pak frekvenn zvislost OVS vyuvajc tepelnch ink elektrickho proudu (viz Obr. 11.3).

Obr. 11.2: Zvislost vstupnho napt na

velikosti mag. indukce Obr. 11.3: Frekvenn zvislost OVS

POSTUP MEN: 1. Vlote OVS proudu do cvky. Pomoc napjecho zdroje mte proud cvkou od 0 do

1 A a zmte hodnoty optickho vkonu na vstupu ze snmae pro kadou hodnotu nastavenho proudu. Men provete pro vlnov dlky 850 nm a 1300 nm. Stejn men provete i pro sniovn proudu z 1 A na 0 A.

2. Namen hodnoty zakreslete do grafu a charakteristiky vyhodnote.

3. Men opakujte s OVS magnetickho pole s tm, e pomoc proudu v cvce nastavujte magnetickou indukci menou miem indukce.

4. Pomoc skokov zmny proudu v cvce a osciloskopu zmte pechodovou charakteristiku OVS proudu a indukce.


12 Laboratorn loha . 10 Optick mic systm (OMS)

Cle lohy: Seznmit se s vlastnostmi a monostmi OMS ZADN:

1. Seznamte se s koncepc, parametry a obsluhou OMS zenho potaem. 2. Ovte si zkladn nastaven, obsluhu a funkce OMS vetn obslunho programu

BLOKOV SCHMA:

POUIT MIC PSTROJE a pomcky: Optick mic systm OMS fy Safibra Praha Podrobn popis OMS (vetn programovho vybaven Nvod k obsluze TEORETICK ROZBOR:

OVS slou k automatizovanmu men spektrlnch, asovch, pp. uivatelsky definovanch men vkonu (tlumu) optickho zen v rozsahu optickch dlek podle pouitho monochromtoru. Popis systmu poskytla fa Safibra, s.r.o. Praha.


Synchronn optick mc a senzorov systm

SOMS-4.2

Systm pro spektrln, asov a uivatelsk optick men a senzory

Optick mic systm SOMS-4.2 umouje automatizovan spektrln, asov a uivatelsky definovan men vkonu optickho zen.

Vechny sti micho systmu maj stavebnicov charakter, kter umouje pizpsoben konkrtn aplikaci kadho uivatele.

Systm sestv z tchto celk: 1. zen monochromtor jako peladiteln zdroj modulovanho optickho zen nebo jin

uivatelsk zazen ovldan dvma krokovmi motory (nap. pro men numerick apertury).

2. Optick detektory s pedzesilovaem. 3. PC karta - Obvody synchronnho detektoru. 4. PC karta - Obvody synchronizace a ovldn motor. 5. Programov vybaven. Popis funkce systmu SOMS-4.2 :

Systm pracuje na zklad synchronn detekce menho signlu, m se znan omezuj ruiv vlivy okolnho prosted. Ve zdroji optickho zen (monochromtoru) je svtlo peruovno modultorem, kter je zen fzovm zvsem z karty synchronizace. Tato karta umouje zrove nezvisl zen dvou krokovch motor, ovldajcch monochromtor nebo jin uivatelsk zazen. Karta synchronizace je dle spojena s kartou synchronnho detektoru, kter zpracovv signl piveden z optickho detektoru a pedzesilovae. Ob karty jsou standardnho PC formtu a mohou bt umstny v PC libovolnho typu. Motory monochromtoru (ppadn jinho uivatelskho zazen) a hlava optickho detektoru jsou k PC pipojeny pomoc plochch kabel. Monosti pouit systmu SOMS-4.2 :

Optick mic systm SOMS lze vyut zejmna pi opakovanch optickch mench, kde je poadovno automatick zen micho procesu a maximln omezen vlivu ruen z okolnho prosted (nedouc optick zen, elektrick ruen, atd.).

Systm umouje:

- automaticky zen men vkonu optickho zen v zvislosti na ase nebo vlnov dlce (250 - 2000 nm, dan pouitm monochromtorem a typem detektoru - Si, Ge) v irokm dynamickm rozsahu;

- dosaen vysok citlivosti - prh detekce zvis na typu pouitho fotodetektoru a zvolen asov konstant (pro Si fotodetektor a -115 dBm);

- kolorimetrick men;

- konfiguraci podle poadavk uivatele:


- nap. mic systm lze konfigurovat jako:

- laditeln zdroj zen;

- spektrln analyztor;

- men na optickch vlknech vech typ

- konstrukci specilnch uivatelskch micch zazen:

- nap. men numerick apertury optickch vlken;

- nap. polarizan men - zznjov dlky opt. vlken;

- systm je rovn vhodn z hlediska archivace a dalho zpracovn namench dat (tisk protokol, atd.).

1. zen monochromtor (nebo jin uivatelsk zazen) 1.1 Popis zapojen a funkce

Monochromtor (nebo jin uivatelsk zazen) je umstno v samostatn konstrukci. Motory jsou napjeny z PC karty "Obvody synchronizace a ovldn motor" (viz bod 4.) pomoc plochho kabelu. Konstrukce monochromtoru zahrnuje modultor zen (chopper), jeden a dva krokov motory (podle poadovan konfigurace), optick polohov idla a bu_to zdroj zen (pro laditeln zdroj zen) nebo Optick detektor (viz bod 2. pro spektrln analyztor).

Zven kvality zazen lze doshnout kombinac s optickou st standardnho monochromtoru (ORIEL, KARL-ZEISS Jena), kter je pak tak zen systmem SOMS-4.2.

Vstup me bt podle poadavk upraven jak pro voln svazek, tak pro optick vlkna hol nebo s konektorem.

Namsto monochromtoru me bt pouito jin uivatelsk zazen, nap. zazen pro men numerick apertury. Zazen pro men NA obsahuje optick polohov idla a jeden krokov motor, kter uruje hlovou polohu fotodetektoru vestavnho na otonm rameni. 1.2. Specifikace a) Krokov motor .1 pro zen spojitho disperznho prvku (hranol, mka, interferenn

filtr). Varianty disperznho prvku monochromtoru: - spojit interfer. Filtr l = 350 - 1000 nm PMB-01 E = 102, Dl = 10 - 20 nm - mky l = 190 - 24000 nm ORIEL Dl = 0.1 - 25 nm - hranoly, mky l = 200 - 40000 nm SPM-2 (KARL-ZEISS Jena) Dl = 0.1 - 900 nm b) Krokov motor .2 pro zen skokovho filtru (karusel se sklennmi filtry).


- Odstrann nedoucch harmonickch frekvenc (mky, interf. filtru) pomoc sady sklennch hranovch filtr umstnch v karuselu na vstupu monochromtoru.

c) Modultor svtla (ss motor s rotujc clonkou - chopper) d) Optick polohov idla pro vechny motory (svteln zvory) e) Zdroj optickho zen - halogenov rovka (pop. LED, LD). - Pi pouit LED nebo LD jako zdroje zen se namsto optickho modultoru

vyuv pm elektrick modulace polovodiovch zdroj zen. - Zdroje optickho zen se mohou pout i samostatn, tzn. bez monochromtoru.

V tom ppad me uivatelsk zazen vyuvat oba krokov motory. 2. Optick detektor a pedzesilova 2.1 Popis zapojen a funkce

Optick detektor je umstn v externm kovovm pouzdru (snadnj manipulace i vt odolnost proti ruen z PC). Obsahuje velkoplon fotodetektor a proudov pedzesilova. Hlava optickho detektoru je napjena z PC karty "Obvody synchronnho detektoru" (viz bod 3.) pomoc plochho kabelu.

Vstup na fotodetektor me bt podle poadavk upraven jak pro voln svazek, tak pro optick vlkna hol nebo s konektorem.

Transimpedann a dvoustupov napov pedzesilova s operanmi zesilovai maj programov pepnateln zisk pomoc rel a odporov st ve zptn vazb. Zisk lze nastavit s dekadickm odstupovnm.

Podle poadavk me bt hlava detektoru vybavena polohovm idlem pro odmovn dlky (nap. dlky vzork vlken). 2.2. Specifikace - velkoplon fotodetektor (Si, InGaAs nebo Ge); - monost nastaven pedpt na detektoru - programov zen zapnut innosti pedzesilovae - adresovateln; - automatick vyrovnvn stejnosmrn sloky signlu (odpojiteln); - transimpedance 1, 10, ..., 109 V/A, zeno programem; - zeslen 1, 10, 100, 1000x , zeno programem; - frekvenn rozsah 5 Hz a 2 kHz; - napjen z PC karty "Obvody synchronnho detektoru". 3. Obvody synchronnho detektoru

PC karta synchronnho detektoru obsahuje analogov obvody pro zeslen a zpracovn menho signlu pichzejcho z "Optickho detektoru" (viz bod 2.). Karta d zeslen signlu z detektoru a zpracovv signl a po jeho peveden do seln podoby. Karta rovn umouje vzorkovn modulovanho signlu (viz obr.2.) a nslednou integraci


vzork. Toto een zachovv vhody synchronn detekce a navc poskytuje nezvislost na hodnot referennho kmitotu v rozsahu 1 a 2000 Hz. Vzorkovn je zeno vzorkovacmi impulsy generovanmi na kart "Obvody synchronizace a zen krokovch motor" (viz bod 4.). Vzorky jsou pivdny pes zen integrtory na vstupy diferencilnho zesilovae.

Obr. 12.1: Znzornn polohy vzork na modulan frekvenci. 3.1. Popis zapojen a funkce

Deska je vybavena rozhranm pro zpis a ten v I/O adresovm prostoru. Pracuje jako osmibitov. Adresu lze nastavit propojkami na desce mezi 000H a 3FFH. Deska zabr 8 adres. Tato interfejsov st obsahuje obousmrn datov budi, kompartor bzov adresy, jednosmrn budi ostatnch signl a obvody rozlien dlch zpisovch a tecch operac.

Modulovan signl z optickho detektoru pichz na stdav nebo stejnosmrn vzan pedzesilova (programov voliteln). Diferenciln zesilova s operanmi zesilovai m programov pepnateln zisk . Zisk lze nastavit s dekadickm odstupovnm mezi 0,1, 1x, 10x a 100x.

Synchronn detektor se skld z tveice integranch obvod RC s programov volitelnou asovou konstantou a z diferennho zesilovae s pedazenmi sledovai. asov konstanta (25 ms, 250 ms, 2.5 s, 25 s) se vol pepnnm odpor analogovm multiplexerem. Shoda asovch konstant v obou kanlech se docl nastavenm pomoc trimr.

Synchronn vzorkovn provd multiplexery, kter jsou zeny vzorkovacmi impulsy generovanmi na desce synchronizace a odvozenmi od modultoru svtla. Multiplexery dovoluj vzorkovat krom signlu pichzejcho z optickho detektoru tak referenn signl 10 mV pro ely nastavovn.

zen vzorkovn, pepnn zeslen diferennho zesilovae, pepnn asov konstanty a volba mezi relnm a referennm signlem se provd zpisem do registru dcho slova.

Vyhlazen signlu za diferennm zesilovaem provd doln propust druhho du.

Takto vytvoen signl pichz do AD pevodnku sestavenho z DA pevodnku, kompartoru a obvod pro pevod postupnou aproximac. Vsledek se pepisuje do vyrovnvac pamti. Nedouc pepis dat bhem ten vsledku (mezi petenm LSB a MSB) blokuje klopn obvod, kter zastav proces aproximace na zatku ten LSB a uvoln jej po peten MSB.


Veker analogov obvody maj napjen ze stabilizovanch zdroj se snenm naptm oproti hladinm v PC, protoe napjec napt v PC jsou ruena slicovmi obvody potae. Linern stabiliztory pracuj v reimu s bytkem cca 3-4 V.

Pomocn obvody obsahuj dal registr dcho slova pro ovldn zeslen optickho detektoru s vkonovm stupnm s otevenm kolektorem. Dle obsahuj registr stavovho slova, kter umouje st stav vzorkovacch signl a indikaci, zda vstupn obvody nejsou pebuzeny. Signl pebuzen vytv oboustrann kompartor indikujc pekroen rovn cca -5V / +5V na vstupu pedzesilovae. 3.2. Specifikace Formt desky XT, 8 bit Adresa bzov adresa 000H a 3FFH voliteln propojkami, obsazuje 8 adres Spoteba + 5 V < 0.6 A, typ. 0.4 A (bez pipojench +12 V < 0.4 A, typ. 0.2 A vnjch obvod) -12 V < 0.2 A, typ. 0.1 A Zkladn citlivost 50 mV Zeslen dif. zesilovae 0,1 , 1, 10, 100 voliteln programov Rozlien +/- 18 bit Odstup signl/um > -20 dB (tzn. uiten signl 20 dB pod rovn ruivch signl) asov konstanty 25 ms, 250 ms, 2.5 s, 25 s , voliteln programov Vzorkovn TTL vstupy pro extern impulsy z PC karty Obvody synchronizace

a ovldn motor (viz bod 4.) Pomocn vstupy TTL, 5 bit Pomocn vstupy TTL, 2 bity OC, 8 bit, max.48 V, 0.5 A pro zen "Optickho detektoru" (viz bod

2.) Doplky indikace pebuzen; vnitn reference 10 mV pro nastavovn a testy 4. Obvody synchronizace a ovldn motor

PC karta synchronizace obsahuje pevn slicov obvody pro zen optickho modultoru a generaci synchronizanch impulz. Ze synchronizanch impuls je odvozeno vzorkovn signlu na kart "Obvody synchronn detekce" (viz bod 3.). Poloha vech ty hran obou vzorkovacch impuls (viz obr.3.) me bt nastavena libovoln v intervalu periody modulanho signlu s krokem 1/256 (8 bit). Karta je dle vybavena obvody pro zen dvou krokovch motor.


Obr. 12.2: Nastaven hran vzork pro referenn a men signl.

4.1. Popis zapojen a funkce

Deska je vybavena rozhranm pro zpis a ten v I/O adresovm prostoru. Pracuje jako osmibitov. Adresu lze nastavit propojkami na desce mezi 000H a 3FFH. Deska zabr 8 adres. Tato interfejsov st obsahuje obousmrn datov budi, kompartor bzov adresy, jednosmrn budi ostatnch signl a obvody rozlien dlch zpisovch a tecch operac.

Deska obsahuje dva fzov zvsy. Jeden pro zen stejnosmrnho motoru modultoru podle vnitn i vnj kmitotov reference a druh pro generaci ty nezvislch vzorkovacch impuls s programov nastavitelnou fz.

Fzov zvs zen motoru modultoru porovnv signl z idla modultoru s kmitotovou referenc. d motor tak, aby oba signly byly synchronn s nulovm fzovm posuvem. Dosaen tohoto stavu je indikovno ve stavovm slov desky. Signl z idla je tvarovn Schmittovm obvodem a ppadn symetrizovn dliem. Regulace m PI charakter, odezvu regultoru lze pro danou mechanickou soustavu nastavit trimry, ppadn volbou kondenztoru. Stav zaven na referenci je indikovn.

Vkonov obvod m nastaviteln PI penos trimry. Proud je omezen na cca 0.3 A. Obvod napjen motoru modultoru je ovldn programov.

zen motoru modultoru lze provdt podle vnitnho referennho genertoru s frekvenc nastavitelnou programov.

Fzov zvs pro generaci vzorkovacch impuls generuje 256-ti nsobek frekvence signlu idla modultoru tak, e signl po dlen 256-ti je se signlem z idla modultoru ve fzi. Do registr se programov zape poadovan fze potku a konce obou vzork vzhledem k signlu z idla modultoru.

Deska je t vybavena obvody pro zen dvou krokovch motor s celkovm proudovm odbrem maximln 0.5 A a obvody pro zpracovn signlu z optickch polohovch idel.

Jako doplnk je na desce tak obvod vratnho tae pro zjiovn polohy detektoru. Obvod je sestaven z vratnch ta a obvod rozpoznvn smru. Pracuje


s dvoufzovou soustavou vstupnch signl (impulsy vzjemn posunut o 1/4 periody). ten stavu se provd pes budie. ta je pi zapnut nastaven do poloviny rozsahu. Lze jej programov zablokovat a odblokovat. 4.2. Specifikace Formt desky XT, 8 bit Adresa bzov adresa 000H a 3FFH voliteln propojkami, obsazuje 8 adres Spoteba + 5 V < 0.7 A, typ. 0.5 A (bez pipojench +12 V < 0.1 A, typ. 0.05 A vnjch obvod) -12 V < 0.1 A, typ. 0.03 A Modulan frekvence 1 - 2000 Hz Generace vzork fzovm zvsem, fze programov nastaviteln Rozlien fze 8 bit Vstup vzorkovn TTL zen modultoru fzovm zvsem na intern nebo extern referenci Intern reference krystalov osciltor Vstup pro modultor cca -10 V ... +10 V, proudov omezen na cca 0.3 A Pomocn vstupy TTL, 1 bit Pomocn vstupy OC, 8 bit, max. 48 V, 0.5 A pro krokov motory apod. Doplky 16-ti bitov vratn ta pro inkrementln odmovac idlo s TTL

vstupy; Indikace zasynchronizovn fzovch zvs 5. Programov vybaven

Program MERENI nabz kompletn strukturu funkc a slueb od konfigurace systmu, pes testovn, men a vpoty, a po zpracovn protokolu o men a archivaci dat. 5.1. Charakterizace Poadavky na pota: XT, AT 286, 386, 486, Pentium; standardn sbrnice ISA pro PC karty; velikost operan pamti 640 kB; operan systm DOS;

Zklad programovho zen systmu SOMS-4.2 tvo program MERENI.EXE, kter po sputn nat informace o sytmu a poten nastaven vtiny pouitch parametr ze souboru KOREKCE.DAT. Tento ASCII soubor me uivatel prohlet a ppadn editovat pomoc bnho editoru. Soust mohou bt i dal doplkov soubory, obsahujc nap. kalibran data detektor, atd.. 5.1.1. Sputn programu

Program MERENI.EXE je vhodn spoutt pomoc souboru MER.BAT, kter umouje sputn programu s nastavenm uritch parametr a zadnm adrese pro ukldn namench a vypotench dat.

Pklad zpisu v souboru MER.BAT : MERENI 1001111 1 0 c:\mereni\data\


Vysvtlivky: 1 ............. pi startu netiskne npovdu, 1 ............ * pouze grafick zobraz. dat ze souboru, 1 ........... vypote tlum msto transmise, 1 .......... automatick zadvn datumu, 1 ......... provdt rychl men, 1 ........ nemit referenci pi chybnch datech, 1 ....... volba zvukovho ukonen men 0-9, 1 ..... volba typu disperznho prvku 0-99, 1 ... volba typu detektoru 0-99, c:\????????\ ... adres pro ukldn dat.

Program lze tak spustit v reimu "pouze grafick zobrazen dat ze souboru" (viz *), kdy namsto zadn adrese je nutn zadat kompletn cestu vetn jmna datovho souboru, kter chceme graficky zobrazit. Po zobrazen souboru se program automaticky ukon. Tuto funkci lze s vhodou kombinovat s funkc "extension file edit" njakho rezidentnho ovldacho programu (nap. Norton Commander), protoe vechny generovan datov soubory maj shodn prvn psmeno extenze (????????.u??). 5.2. Struktura programu a popis funkc

Struktura programu je vcerovov. Namen a vypoten data z rznch typ men se ukldaj do soubor odliench navzjem extenz souboru. 5.2.1. Zkla

vlaknova_optika_navod

Documents