ЗМІСТ
Вступ………………………………………………………………………………...2
1 Аналіз засобів і систем вимірювання сигналів фотодіодів……………………4
1.1 Узагальнена структура засобів і систем вимірювання ультрафіолетового випромінювання........................…………..…….…8
1.2 Огляд відомих засобів і систем вимірювання сигналів фотодіодів………………………………………………………….……9
1.3 Огляд фотодіодів для вимірювання ультрафіолетового випромінювання…………………………………………………...…….21
1.4. Методи обробки сигналів багатопараметричних сенсорів………...…31
1.5 Аналіз технічного завдання та шляхи вдосконалення систем вимірювання ультрафіолетового випромінювання……………….………35
2 Синтез структури універсального вимірювального каналу ультрафіолетових фотодіодів……………………………………………………………………...39
2.1 Основні режими роботи каналу вимірювання сигналів фотодіодів…..39
2.2 Синтез узагальненої схеми вимірювального каналу системи…………47
2.3 Розроблення принципової схеми вимірювального каналу системи…..50
2.4 Отримання результатів вимірювання…………………………………55
2.5 Конструкція вимірювального каналу системи………………………..60
3. Дослідження схеми вимірювального каналу………………………….63
3.1 Розрахунок елементів принципової схеми вимірювального каналу..46
4 Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуація……………….55
4.1 Аналіз небезпечних і шкідливих факторів, що впливають на програміста при розробці даного програмного комплексу…………… 55
4.1.1 Організація робочого місця……………………………………55
4.1.2 Мікроклімат робочої зони програміста……………………………57
4.1.3 Освітлення робочого місця…………………………………………58
4.1.4 Перевірка освітленості робочого місця програміста в лабораторії на кафедрі ЕОМ на відповідність розряду зорової роботи……………………..58
4.1.5 Вплив шуму на програміста…………………………………………61
4.1.6 Виробничі випромінювання…………………………………………62
4.1.7 Електробезпека. Статична електрика……………………………….63
4.1.8 Важкість та напруженість праці……………………………………..65
4.2 Розробка заходів з охорони праці…………………………………….66
4.2.1 Ергономіка та організація робочого місця………………………..66
4.2.2 Нормалізація повітря робочої зони……………………………….67
4.2.3 Виробниче освітлення………………………………………………67
4.2.4 Захист від виробничого шуму……………………………………..68
4.2.5. Захист від електромагнітних полів……………………………….68
4.2.6 Електробезпека……………………………………………………..68
4.3 Пожежна безпека…………………………………………………….69
4.3.1 Причини виникнення пожежі……………………………………..69
4.3.2 Профілактика пожежі………………………………………………70
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………………………………95
ВСТУП
В зв’язку з руйнуванням озонового шару Землі вимірювання інтенсивності ультрафіолетового випромінювання стало одним із важливих видів вимірювань. Адже підвищений рівень ультрафіолетового випромінювання може спричинити (лише щодо людини!):
опіки шкіри в людини. Такі опіки не тільки болючі, вони можуть бути місцем легкого проникнення інфекцій, що ведуть до запалення шкіри та інших хвороб шкіри, а також інших органів;
систематичне передозування ультрафіолетового випромінювання веде до раку шкіри;
опіків склери ока людей. Ефект від таких опіків акумулюється, в подальшому це може вести до виникнення таких хвороб як катаракта та помутніння кристалика.
погіршення функціонування сітківки ока через її опіки. Поширення пластикових лінз в окулярах сприяє підвищеному проникненню ультрафіолетового випромінювання до сітківки;
ослаблення імунної системи людини.
Аналогічні захворювання виникають у тварин, що веде до проблем з їх виживанням.
Слід відзначити, що сумарна енергія ультрафіолетового випромінювання складає не більше 1,5% від всієї сонячної енергії, що досягає поверхні Землі. Однак інтенсивність хімічної дії випромінювання різко росте зі скороченням довжини хвилі. При цьому зростання рівня біологічної дії, згідно досліду Штерна-Герлаха, проходить стрибкоподібно. Це вимагає контролю інтенсивності ультрафіолетового випромінювання при його дії на людину.
Крім природного, штучне ультрафіолетове випромінювання широко використовується в терапевтичних цілях. Загальнооздоровча дія ультрафіолетового випромінювання є широко відомою, але передозування веде до перелічених вище проблем.
Штучне ультрафіолетове випромінювання широко використовується в хімічній промисловості, де також потрібний контроль його інтенсивності. В промисловості також існує чимало джерел мимовільного виникнення ультрафіолетового випромінювання, наприклад, зварювальні та інші електродугові пристрої, інтенсивність дії такого ультрафіолетового випромінювання теж необхідно контролювати.
Сучасний стан вимірювання інтенсивності ультрафіолетового випромінювання характеризується великими похибками. При цьому склалася ситуація, коли у вимірювальних каналах всіх приладів і систем домінує похибка сенсорів, в якості яких на сьогодні використовують практично виключно напівпровідникові фотодіоди різних типів. Однак використання різних методів корекції стримується тим, що виробники систем, з огляду на велику похибку сенсорів, випускають доволі неточні та недосконалі прилади і системи. В таких умовах методи корекції будуть не ефективними.
Для підвищення точності вимірювання інтенсивності ультрафіолетового випромінювання за допомогою ультрафіолетових фотодіодів необхідно спочатку розробити високоякісний вимірювальний канал. Він повинен створювати режим короткого замикання для фотодіодів під час вимірювання інтенсивності ультрафіолетового випромінювання, та створювати можливість корекції температурної похибки за температурою кристалу, на який діє ультрафіолетове випромінювання – інакше похибка від різниці температур кристалу фотодіода та сенсора температури буде сильно впливати на ефективність корекції.
Найкращою елементною базою для пропонованого високоякісного вимірювального каналу на сьогодні є мікроконвертори фірми Analog Devices. Ці мікроконвертори є доволі досконалими мікросхемами, що поєднують високоякісні аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі (АЦП та ЦАП) із популярним мікроконтролером серії І51.
Метою даної дипломної роботи є розроблення високоякісного апаратного забезпечення приладів та інформаційно-вимірювальних систем вимірювання ультрафіолетового випромінювання за допомогою напівпровідникових фотодіодів та створення, на базі підходу до напівпровідникових фотодіодів як до багатопараметричних сенсорів.
Об’єктом дослідження є процес вимірювання рівня ультрафіолетового випромінювання.
Предметом дослідження є підвищення точності вимірювального каналу приладів і систем вимірювання інтенсивності ультрафіолетового випромінювання.