Используемые приборы и компоненты
Измерения выполняются на экспериментальной установке, схема которой приведена на Рис.6.
 |
Рис. 6 Схема экспериментальной установки
1. Описание экспериментальной установки . В работе используется один или несколько гелий-неоновых лазеров разной длины (1) с блоком питания (2). Луч лазера, пройдя через обтюратор (3) блок фильтров (4) попадает на фотокатод фотоэлектронного умножителя ФЭУ (5), (рабочий спектральный диапазон длин волн от 170 до 830 нм). Питание ФЭУ осуществляется от модульного блока питания (6), с максимальным напряжением 1,7 кВ. Сигнал с ФЭУ идет на селективный вольтметр SMV 8.5 (7), представляющий собой однополосный селективный гетеродинный приемник для частот от 30 МГц до 1000 МГц, передняя панель которого показана на Рис 7.
Блок фильтров необходим для ослабления посторонних оптических шумов и свечения разряда в лазерной трубке лазера, обтюратор применяется для облегчения поиска частот и как звуковой индикатор обнаруженной частоты при работе в затемнённом помещении.
Рис. 7 Внешний вид прибора SMV 8.5
2. Описание прибора SMV 8.5 и краткая инструкция по измерению частоты
На рисунке отмечено следующее:
1 – Делитель высокочастотного напряжения: два переключателя с шагом 10 дБ и 5 дБ.
2 – Блок настройки приемника: состоит из 4 кнопок, каждая из которых имеет 2 значения: в отжатом положении - нижнее относительно кнопки, а в нажатом - верхнее.
|
|
|
• 1 кнопка (слева направо) - переключение между стрелочной индикацией (5 блок) и подстройкой коррекции (настройка коррекции осуществляется 3-м и 4-м регуляторами 4-го блока).
• 2 кнопка - фокусировка на выбранной частоте.
• 3 кнопка - величина промежуточной частоты генератора (ПЧ).
• 4 кнопка - переключение между режимами ‘"приемник с АПЧ" и "генератор с АПЧ".
3 – Блок настройки вида показания высокочастотного напряжения состоит из 5 кнопок одна из которых (1 слева) имеет 2 значения (аналогично предыдущим), а другие 4 – одно функциональные (возможно нажатие лишь одной из них).
• 1 кнопка - переключение между режимами коррекции (сверху или снизу настройка коррекции осуществляется 3-ми 4-м регуляторами 4-го блока)
• 2 кнопка - AV1 - измерение среднего значения напряжения с малым шумом
• 3 кнопка - Р - измерение пиковой величины напряжения.
• 4 кнопка - QP - квазипиковая величина напряжения для диапазона 30-1000 МГц
• 5 кнопка - AV II - измерение среднего значения с малым нелинейным искажением.
4 – Блок регулировки параметров и режимов, состоит из 5 регуляторов:
• 1 регулятор - регулировка громкости внутреннего динамика.
|
|
|
• 2 регулятор - подстройка напряжения при измерении пиковой величины.
• 3 регулятор - настройка режима коррекции снизу.
• 4 регулятор - настройка режима коррекции сверху.
• 5 регулятор - оконечная настройка коррекции до оптимального соотношения (индикатор, сигнализирующий о достижении требуемой точности настройки, находится справа от блока 1).
5 – Информационный блок: представляет собой шкалу, по которой определяется величина высокочастотного напряжения (в совокупности с параметрами блока 1).
6 – Блок установки частоты приема сигнала: состоит из барабана, с нанесенными делениями, переключателя между диапазонами (30-66 МГц, 66-142 МГц, 142-300 МГц, 300-600 МГц, 600-1000 МГц).
7 – Блок установки вида приемника, а также его параметров состоит из 4 кнопок.
• 1 и 2 кнопки являются смежными и допускают 3 вида установки ширины полосы пропускания сигнала:
– 1 и 2 отжаты, полоса пропускания сигнала равна 120 кГц - рекомендованный режим для первоначального нахождения сигнала (т.е его частоты).
– 1 нажата и 2 отжата, полоса пропускания сигнала равна 20 кГц - используется для оконечной настройки для более точного определения напряжения.
– 1 отжата и 2 нажата, полоса пропускания сигнала равна 1 кГц, используется для измерения узкополосных сигналов - в большинстве случаев не используется.
|
|
|
• 3 кнопка - блокировка измерений.
• 4 кнопка - переключение между видами модуляций AM и РМ (амплитудной или частотной).
8 – Антенный вход.
9 – Барабан настройки на нужную частоту.
10 – Кнопка включения питания.
В работе селективный вольтметр используется для определения частоты сигнала с ФЭУ. Чтобы подготовить прибор для измерения необходимо произвести следующие операции:
1. Подключить к антенному входу источник сигнала.
2. Установить делитель ВЧ на минимальное ослабление, т. е. оба регулятора указывают на 0.
3. В блоке 1 нажать 1-ю кнопку, остальные отжать.
4. В блоке 3 нажать 1-ю и 5-ю кнопки.
5. В блоке 7 отжать все кнопки.
6. Включить прибор.
7. Регулятором справа от блока 6 установить требуемый диапазон.
8. При помощи барабана 9 настроиться на искомый сигнал.
9. Установить ширину пропускания 20 кГц (нажать кнопку 1 блока 7).
10. Снова настроиться на сигнал.
11. Вертикальная черта блока 6 будет пересекать шкалу на частоте найденного сигнала.
Выбор диапазона частот нужно производить исходя из визуальной оценки длины резонатора и вычисления межмодового расстояния (интервала между собственными частотами резонатора) по формуле на Рис. 2. Точное значение этого интервала подбирается вращением барабана 9.
|
|
|
Поляризатор (5) используется для того, чтобы убедиться, что SMV 8.5 принимает сигнал гетеродинирования. При установке поляризатора на пути луча сигнал должен пропадать, поскольку на ФЭУ перестает поступать одна из мод, участвующих в формировании сигнала гетеродина.
Упражнение 0. Внимательно прочитать текст настоящего методического описания и составить глоссарий терминов, выделенных курсивом (не менее 20).
Упражнение 1. Ознакомиться с описанием устройств, изучить метод по измерению частоты с помощью SMV 8.5, и подготовить это к допуску.
Упражнение 2. Измерить длину корпуса лазера и, принимая полученное значение за длину резонатора ориентировочно определить с помощью формулы (1) диапазон частот, в котором должна лежать частота межмодовых биений лазера, для выбора положения переключателя частоты на SMV 8.5.
Упражнение 3. Включить установку, выбрать нужный диапазон на SMV 8.5 и, плавно вращая ручку настройки, найти точную частоту межмодовых биений, по реакции стрелочного прибора и звуковой индикации. Перекрывая луч лазера, убедиться, что принимается нужный сигнал. Затем по величине межмодового интервала вычислить точное значение длины резонатора лазера по формуле (1).
Упражнение 4. Зная, что спектральная ширина полосы излучения гелий-неонового лазера составляет около 1,5 ГГц (рабочая длина волны 632,8 нм), определить число генерируемых мод, и построить спектр излучения лазера, учитывая, что ширина контура генерации зависит от уровня потерь в резонаторе, который в каждом конкретном случае не известен.
Контрольные вопросы
1. Понятие открытого резонатора: устройство и настройка (юстировка).
2. Что такое продольные моды резонатора и как записываются их частоты?
3. Понятие спектра лазерного излучения и от чего он зависит.
4. Как определяется межмодовое расстояние и его единицы измерения.
5. Как влияет активная среда на формирование спектра излучения?
5. Принцип гетеродинирования. Составляющие интерференционного сигнала.
6. Почему ФЭУ может регистрировать только разностную составляющую интерференционного сигнала?
7. Что измеряет SMV 8.5?
8. Как строится спектр лазерного излучения по результатам измерений?
9. Как влияет уровень потерь в резонаторе на ширину контура генерации и, соответственно, на спектр излучения лазера.
10. Будут ли наблюдаться межмодовые биения при ортогональной поляризации мод.
Ответы на контрольные вопросы должны быть включены в отчёт.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 74; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!