|
А.И.Андреев, С.В.Мухин, В.В.Некрасов, В.А.Никитенко, А.В.Пауткина
Модульная многофункциональная оптоволоконная спектрометрическая система
Часть I
Устройство и принципы эксплуатации аппаратуры
2.1.3. Устройство оптоволоконных модулей Avantes B.V.
Управление измерениями
 Управление измерениями спектрометров Avantes осуществляет унифицированный микроконтроллер. Плата микроконтроллера оснащена 15-ю цифровыми IO коннекторами с 14 программируемыми I/O портами (2 Dl, 12 DO). Один DO порт зарезервирован для управления внешним импульсным ксеноновым источником (одна или множество вспышек на сканирование), один DO порт может быть использован для управления внешними ТТЛ устройствами. Один цифровой вход зарезервирован для подключения к внешнему триггеру.
Универсальный интерфейсный кабель обеспечивает возможность подключения электронной платы микроконтроллера к оптической скамье, оснащённой любым из используемых в системах Avantes B.V. типов матричных фотоприёмников, таких как фотодиодные линейки TAOS TSL1301, Hamamatsu C-MOS фотодетекторы 5463-256Q, S8378-256Q, S8378-512Q, S8378-1024Q и CCD-детекторы Sony ILX511, ILX554B.
Встроенное программное обеспечение управляет сложным сбором данных с двух каналов. Полученные данные передаются через интерфейс на внешний ПК с возможностью увеличения скорости передачи данных за счет их объема, определяемого начальным и конечным пикселами каждого канала. Параметры могут быть адаптированы на каждый канал. Управление встроенным ПО осуществляется через USB или RS-232 интерфейс.
В зависимости от используемого типа внешнего интерфейса (USB1 или USB2) плата микроконтроллера может быть оснащена одним из двух типов микроконтроллеров – AS-161 или AS-5216.
Электронная плата микроконтроллера с микропроцессором AS-161 имеет аналогово-цифровой преобразователь 14 bit, 1.33 MHz и DB-15 коннектор и предназначена для работы с USB1.
Микроконтроллер с процессором AS-5216, предназначенный для USB2, имеет аналогово-цифровой преобразователь 16 bit, 2 MHz и HD-26 коннектор. Версия USB2 отличается большим диапазоном времени интегрирования регистрируемого сигнала, более высокой скоростью получения и передачи данных, возможностью измерений в триггерном режиме и синхронизации измерений.
Более подробная информация о спектрофотометрах на базе USB1 и USB2 изложена на сайте TU в разделе TUтехнические характеристики
Устройства оптического сопряжения измерительных трактов спектрометров
 Оптоволоконные кабели
Для оптического сопряжения спектрометра с исследуемым объектом и источником света используются оптоволоконные кабели. Использование волоконной оптики для передачи света позволяет значительно увеличить модульность и гибкость оптических систем измерения.
Оптоволоконные кабели могут быть сделаны из многих материалов, таких как пластик, стекло и силикаты (SiCb). Для высококачественного оптоволокна, которое применяется в спектроскопических приложениях Avantes, используется синтетически синтезированный кремний (аморфный диоксид кремния), дополнительно легированный микроэлементами для выравнивания оптических свойств стекла.
 Основной принцип передачи света через оптоволокно – полное внутреннее отражение. Это означает, что свет с численной апертурой (n.a.) оптоволокна будет отражен и передан через кабель. Величина численной апертуры зависит от материала сердцевины и оболочки оптоволокна.
На рисунке справа приведена схема хода лучей и численная апертура для кварцевого оптоволокна.
|
Внешний вид оптоволоконного кабеля
|
Технические характеристики
|
|
|
Тип оптоволокна
|
Оптоволокно со ступенчато-изменяющимся показателем преломления
|
|
Численная апертура сердцевины
|
0.22 ± 0.02
|
|
Сопротивление разрушению под действием лазерного излучения
|
1,3 кВт/ммP2Pпри 1060 нм, до 10 Дж в импульсе
|
|
Внешнее покрытие
|
кевлар, полихлорвинил
|
|
Внутренняя оболочка
|
полипропилен
|
|
Сердцевина
|
легированный SiOB2B
|
|
Внешний диаметр
|
3,8 мм
|
|
Диапазон температур
|
от -20 °C до +65 °C
|
T
Стандартный SMA коннектор
 Оптоволоконные кабели, оснащены стандартными SMA 905 коннекторами, обеспечивающими унифицированное соединение кабелей с внешними устройствами. Уровень потерь, вносимых коннектором, – порядка 0,5 Дб.
Коллимационная линза
Коллимационная линза преобразует исходящий из оптоволоконного кабеля расходящийся пучок света в параллельный луч или фокусирует падающий поток излучения на торце оптического волокна. Линза оптимизирована для использования в УФ, видимом и ближнем ИК диапазонах, ее корпус изготовлен из анодированного алюминия. Унифицированный корпус линзы стыкуется с оптоволоконными кабелями через стандартный SMA 905 коннектор.
|
Внешний вид блока коллимационной линзы
|
Технические характеристики
|
|
|
Диаметр линзы
|
6 мм
|
|
Конфокальное расстояние
|
8.7 мм
|
|
Материал линзы
|
Кварцевое стекло
|
|
Диапазон длин волн
|
200 - 2000 нм
|
|
Отражение
|
>90% (200 - 1100 нм)
|
|
Материал корпуса
|
Анодированный алюминий
|
|
Рабочий диапазон температур
|
-30 °C до 100 °C
|
| 
ATP/ATR СПЕКТРОМЕТР 
О КОМПАНИИ