Светового излучения

Оптроны с положительной связью могут быть использованы не только для усиления и преобразования световых сигналов, но и для выполнения различных операций над световыми сигналами, таких, как генерирование, запоминание, сложение и вычитание, умножение и деление частоты и т. д.

1. Не могли бы Вы, используя свои знания в области оптоэлектроники, нарисовать принципиальные схемы элементов НЕ, ИЛИ, И, управляемых световыми сигналами и имеющих выходные сигналы в виде: а) световых, б) электрических сигналов?

Предупреждающая сигнализация предупреждает персонал о возникновении ненормальных режимов работы элементов электроустановки (перегрузки, недопустимые превышения температуры, нарушение изоляции цепей постоянного тока, замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью, исчезновение или недопустимое понижение напряжения оперативного тока, перегорание предохранителей оперативных цепей, ошибочность выполняемых персоналом операций и т. п.). Сигнализация выполняется с центральным (единым для электроустановки) звуковым сигналом и с индивидуальными (по объектам) световыми сигналами в виде световых табло. Центральная предупреждающая сигнализация имеет центральный съем сигнала, цепи опробования сигнала и контроля целостности предохранителей. Благодаря наличию в схеме реле импульсной ситнализа-ции (РИС) сигнализация обладает свойством повторно-сти действия в условиях, когда один ненормальный режим накладывается на другой.

Аварийная сигнализация оповещает персонал об отключении выключателей под действием релейной защиты. При этом появляется центральный звуковой сигнал (сирена) и индивидуальные световые сигналы, указывающие, какие именно выключатели (или выключатель) отключились. На мощных электростанциях с большим числом генераторов и трансформаторов главный щит управления имеет значительные размеры и дежурному персоналу затруднительно уследить за световыми сигналами на многочисленных панелях. В этом случае на щите дополнительно устанавливают панели со световой участковой сигнализацией, показывающей персоналу, на каком участке электроустановки произошло отключение выключателя.

Световой щит имеет светящиеся символы (сигнальные лампочки). Так, символ выключателя мощности освещается красным или зеленым светом в зависимости от положения выключателя. Работающие генераторы, а в ряде случаев и линии электропередачи под напряжением также освещаются на модели световыми сигналами. Если контролируемый объект изменил свое положение (или состояние), то он освещается п pep ы в и стым (мигающим) светом с целью привлечения внимания диспетчера.

С помощью операции, называемой квитированием, диспетчер прекращает мигание символа, и лампа, освещающая символ, загорается ровным светом. Следовательно, на световом щите положение объектов определяется световыми сигналами. По желанию диспетчера световой щит может быть погашен, однако при возникновении нового сигнала он автоматически освещается и возникает звуковой сигнал.

Предупреждающая сигнализация предупреждает персонал о возникновении анормальных режимов работы элементов электроустановки (перегрузки, недопустимые превышения температуры, нарушение изоляции цепей постоянного тока, замыкания на землю в сетях с изолированной или резонансно-заземленной нейтралью, исчезновение или недопустимое понижение напряжения оперативного тока, перегорание предохранителей оперативных цепей, ошибочность выполняемых операций и т. п.). Сигнализация выполняется с центральным (единым для электроустановки) звуковым сигналом и с индивидуальными (по объектам) световыми сигналами в виде световых табло. Центральная предупреждающая сигнализация имеет центральный съем сигнала,

Аварийная сигнализация оповещает персонал об отключении выключателей под действием релейной защиты. При этом появляются центральный звуковой сигнал (сирена) и индивидуальные световые сигналы, указывающие, какие именно выключатели (или выключатель) отключились. На мощных электростанциях с большим числом генераторов и трансформаторов главный щит управления имеет значительные размеры и дежурному персоналу трудно уследить за световыми сигналами на многочисленных панелях. В этом случае на щите дополнительно устанавливают панели со световой участковой сигнализацией, показывающей персоналу, на каком участке электроустановки произошло отключение выключателя.

При работе с модулированными световыми сигналами инерционность схемы начинает сказываться на частотах порядка 5 — 10 кГц (постоянная времени фотодиодов т«10-5 с), причем, как и в случае вентильного режима, частотные свойства схемы ухудшаются с увеличением RH.

Предупреждающая сигнализация предупреждает персонал о возникновении анормальных режимов работы элементов электроустановки (перегрузки, недопустимые превышения температуры, нарушение изоляции цепей постоянного тока, замыкания на землю в сетях с изолированной или резонансно-заземленной нейтралью, исчезновение или недопустимое понижение напряжения оперативного тока, перегорание предохранителей оперативных цепей, ошибочность выполняемых операций и т, п.). Сигнализация выполняется с центральным (единым для электроустановки) звуковым сигналом и с индивидуальными (по объектам) световыми сигналами в виде световых табло. Центральная предупреждающая сигнализация имеет центральный съем сигнала,

Аварийная сигнализация оповещает персонал об отключении выключателей под действием релейной защиты. При этом появляются центральный звуковой сигнал (сирена) и индивидуальные световые сигналы, указывающие, какие именно выключатели (или выключатель) отключились. На мощных электростанциях с большим числом генераторов и трансформаторов главный щит управления имеет значительные размеры к дежурному персоналу трудно уследить за световыми сигналами на многочисленных панелях. В этом случае на щите дополнительно устанавливают панели со световой участковой сигнализацией, показывающей персоналу, на каком участке электроустановки произошло отключение выключателя.

С помощью источников тот или иной вид энергии (энергия сжигаемого топлива, падающей воды, атомная и химическая энергия и т. д.) преобразуется в электрическую энергию. Приемники, наоборот, преобразуют электрическую энергию в другие ее виды (механическую, тепловую, химическую, энергию светового излучения и т. д.). С помощью преобразовательных установок электрическая энергия одного вида преобразуется в электрическую энергию другого вида (энергия переменного тока — в энергию постоянного тока, энергия переменного тока одной частоты — в энергию переменного тока других частот и т. д.).

Остановимся на работах известного советского физика В. А. Фабриканта, впервые экспериментально обнаружившего усиление светового излучения. Схема его эксперимента показана на 30. Пропуская кванты света с фиксированной частотой v через возбужденную систему, схема уровней Е1 и ?2 которой позволила получать ту же частоту, т. е. Е1 — ?2 = hv, он впервые наблюдал усиление светового потока. Действительно, при возбуждении системы часть составляющих ее частиц перейдет с уровня / на уровень 2.Если источник света ИС отсутствует, то наблюдалось бы только спонтанное излучение системы, которое было бы направлено равномерно во все стороны. Если же через возбужденную систему проходит излучение с той же частотой v, то, как это следует из уравнения, приведенного на с. 60, возникает вынужденное излучение Б21 u (v)dt, зависящее от мощности источника и (v) и направленное в ту же сторону,что и излучение, вызвавшее его. При этом речь идет только об усилении.

30. Схема эксперимента по наблюдению усиления светового излучения

поглощения светового излучения ионами активатора. В тех случаях, когда возможна передача энергии, поглощенной ионами матрицы, ионам активатора (сенсибилизация активатора), это требование может не выполняться. Кристаллическая структура матрицы должна допускать изоморфное введение в нее активатора в нужных количествах, т. е. ионы активатора должны легко занимать определенные места в кристаллической решетке матрицы.

где К — длина волны светового излучения.

В настоящее время в приборостроении все более широко используются светолучевые методы обработки с помощью лазеров (оптических квантовых генераторов). По технологическим параметрам лазерная обработка близка к электроннолучевой. Носителями энергии являются фотоны (кванты световой энергии). Луч лазера представляет собой направленный поток когерентного светового излучения.

Работа оптоэлектронных приборов основана на принципах электрооптического и фотоэлектрического преобразований, обусловленных генерацией светового излучения при наличии электрического тока в веществе либо изменением электрофизических свойств вещества в результате поглощения им энергии светового излучения.

Передача светового излучения в оптронах осуществляется через оптический канал, роль которого могут играть различные среды. Назначение оптического канала — передача максимальной световой энергии от излучателя к приемнику. Передающей средой могут быть воздух, различные иммерсионные среды, а также оптические световоды длиной 1 м и более. Стекловолоконные оптические линии связи позволяют довести пробивное напряжение изоляции между входом и выходом оптрона до 150 кВ, что дает возможность применять оптроны для измерений в высоковольтных цепях.

Фототранзисторный оптрон ( 9.2, б). По сравнению с фотодиодным оптроном в качестве фотоприемника в нем используется кремниевый фототранзистор. Фототранзистор работает как обычный транзистор, у которого базой служит площадка для приема излучения. Возникающий от попадания излучения на базу ток управляет коллекторным током транзистора. Выходные (коллекторные) характеристики фототранзистора подобны аналогичным характеристикам обычного транзистора, но параметром у них является не ток базы, а световой поток ( 9.7), поэтому электрический вывод базы обычно не используется. Если между эмиттером и коллектором включить напряжение, то появится ток фототранзистора. При попадании светового излучения на базу коллекторный ток возрастает. Таким образом, фототранзистор является усилителем базового тока, поэтому чувствительность его по сравнению с фотодиодом значительно выше. Коэффициент передачи тока фототранзисторного оптрона /С/ = 50н-100%.

Принцип действия полупроводниковых индикаторов основан на излучении квантов света при рекомбинации носителей заряда в области p-n-перехода, к которому приложено прямое напряжение. К полупроводниковым индикаторам относится светодиод — полупроводниковый диод, в котором предусмотрена возможность вывода светового излучения из области p-n-перехода сквозь прозрачное окно в корпусе. Цвет излучения определяется материалом, из которого выполнен светодиод. Выпускают светодиоды красного, желтого и зеленого свечения.

Ларяду с процессом генерации неравновесных носителей под действием светового излучения, в полупроводнике имеет место обратный процесс — рекомбинация, который в значительной степе-ни воздействует на параметры фотореэистора и особенно на его ток фотопроводимости.