Датчики температуры с полупроводниковым чувствительным элементом

Граница зоны поглощения сдвигается примерно на 0,5 нм/°С. Отсюда вытекают требования к точности длины волны на границе зоны порядка 1 А для получения точности датчика 0,1 °С. Эта точность ограничена однородностью структуры GaAs. Аналогичные датчики температуры можно сконструировать, используя чувствительные к температуре фильтры (например, Schott RG830 коллоидный фильтр нижних частот). В работе (Saaski и Skaugset) описано их использование.

Вместе с датчиками, работающими на границе зоны, может использоваться широкий диапазон считывающей оптики: от единственного фотодиода, применяемого в схеме измерения интенсивности, до спектрофотометрических матриц на ПЗС. Чаще всего в считывающей оптике используется пара фотодиодов, настроенная так, чтобы реагировать на длинные и короткие волны с обеих сторон щелевого фильтра. Источники света для датчика должны обеспечивать энергию, по крайней мере, в двух областях спектра. Для этого могут использоваться два светодиода, соответствующие длинным и коротким волнам с обеих сторон щелевого фильтра, или единственный источник со спектром более широким, чем щелевой фильтр. Если ширина спектра источника не превышает 100 нм, изгибы волокна, потери в соединителях и прочее не повлияют на выход датчика, если применяется соответствующая схема нормализации. Обычно нормализация достигается использованием в качестве выходного сигнала отношения фототоков длинных и коротких волн.

Другая схема, обеспечивающая точку отсчета, описана в работе (Grattan и др.). Для нормировки обратного сигнала датчика предлагается использовать линию флуоресценции Nd3+. В работе (Ohishi и Такаhashi) сообщается о датчике, работающем в диапазоне от 70 до 300 °С,

image46

Используя фторидное волокно, активированное Еи3+. Переход 7Fi-7Fg наблюдался при длинах волн от 2 до 2,2 мкм. Для наблюдения за температурой использовался максимум амплитуды поглощения волокна.

Энкодеры положения. В одном из видов датчиков интенсивности для измерения линейных или вращательных перемещений используются специальные пластины (или диски). На прозрачный диск энкодера фотографически нанесена двоичная схема кодирования, как правило, код Грея, что обеспечивает уникальную комбинацию меток для каждого положения. Код расположен на дорожках, считываемых отдельными волокнами. При работе оптического энкодера могут использоваться как отраженные, так и просвеченные схемы.

См. также:  Гироскоп с пассивным кольцевым резонатором

Наиболее широкое применение такие датчики находят в авиации, где требуется высокое разрешение, обычно 1 к 4096 = 212. Следовательно, для самого простого считывателя энкодера требуется 12 входных и 12 выходных волокон.

image47

Чтобы сэкономить и обеспечить вход и выход через одно или два волокна, применяются методы мультиплексирования.