CC BY
36
дит к повышению точности НС и компенсации погрешностей при исчезновении внешнего источника информации.
[Л]. Соколов С.В., Погорелов В. А. Основы синтеза многоструктурных бесплатформенных навигационных систем. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 182 с.
Комарова Ирина Эриковна - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, доцент, ppaannddaa@mail.ru
УДК 535.65, 628.9
УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК
СВЕТОДИОДОВ А.Д. Вакуленко, Е.В. Горбунова, В.С. Перетягин, А.Н. Чертов
Приведены результаты работ по созданию автоматизированного аппаратно-программного комплекса для контроля и аттестации излучающих диодов, обеспечивающего одновременное измерение спектральных, энергетических и пространственных характеристик излучения, а также цветовых параметров анализируемого источника. Ключевые слова: излучающий диод, индикатриса излучения, цветовые координаты, измерительный комплекс.
Результатом интенсивного развития технологий в области производства полупроводниковых све-тоизлучающих диодов (СД) и оптоэлектронных приборов на их основе стало широкое применение этих приборов в системах освещения различного назначения, отображения информации, световой сигнализации и др. Комбинация мощного излучения практически с любой формой его пространственного распределения, возможность получения множества цветовых оттенков в широком диапазоне яркостей открывают огромные перспективы использования СД в качестве источников света для этих устройств. Указанное обстоятельство приводит к необходимости осуществления все более точного и комплексного анализа спектральных, энергетических, пространственных характеристик и цветовых параметров излучения СД как на производстве, так и при создании высокоточных светотехнических устройств на их основе.
Существует большое количество разнообразных измерительных систем для контроля и аттестации СД. Однако подавляющее их большинство предназначено для избирательного контроля, т.е. анализа од-ной-двух характеристик излучения, например, индикатрисы излучения, спектра излучения и (или) цветовых параметров источника, спектра излучения и полного светового потока. При этом анализ пространственных характеристик излучения, как правило, осуществляется в одной плоскости или же, в лучшем случае, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а спектр излучения, полный световой поток и цветовые параметры оценивают интегрально, посредством использования интегрирующей сферы. Таким образом, ни одно из существующих устройств указанного назначения не производит комплексного контроля СД по всей полусфере излучения. Подобный подход не позволяет получить полной информации о качестве анализируемого СД.
Коллективом авторов разработаны принципы построения и реализующий их экспериментальный образец автоматизированного измерительного комплекса, способный помочь решению задачи комплексного контроля СД. Основными элементами системы являются две угловые координатные подвижки и малогабаритный волоконный спектрометр со спектральным диапазоном 200-1100 нм. Принцип работы системы заключается в автоматическом поточечном измерении параметров излучения СД в верхней полусфере излучения с одновременным контролем и выводом на экран компьютера спектральной характеристики, пространственной индикатрисы излучения, полного светового потока и рассчитанных цветовых координат исследуемого образца. Полностью автоматическая работа измерительного комплекса в течение цикла измерения (полного контроля одного СД) обеспечивается комплектом разработанного программного обеспечения. Минимальный шаг сканирования полусферы составляет 0,7°, время аттестации одного СД (при минимальном шаге сканирования) - не более 15 мин.
Разработанный автоматизированный аппаратно-программный комплекс прошел апробацию в рамках выполнения работ второго этапа государственного контракта № 07.514.11.4089 от 17 октября 2011 г. на тему «Исследование интеллектуальных оптико-электронных информационно-телекоммуникационных систем цветового анализа для повышения эффективности обогащения минерального сырья фотометрическим методом» при проведении исследований экспериментального образца информационно-телекоммуникационной системы цветового анализа. Кроме того, указанный измерительный комплекс был представлен на 7-й международной специализированной выставке лазерной оптической и оптоэлек-тронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2012» среди новейших разработок НИУ ИТМО.
Основное назначение разработанного аппаратно-программного комплекса:
- контроль качества СД на производстве;
- разработка и контроль качества многоэлементных источников излучения для высокоточного позиционирования в различных областях промышленности [1];
- разработка и создание адаптивных (меняющих спектральные и цветовые характеристики) многоэлементных источников освещения объектов при цветовом анализе объектов, в частности, при колориметрической идентификации [2].
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,
2012, № 4 (80)
Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы».
1. Мараев А.А., Тимофеев А.Н., Ярышев С.Н. Исследование метода спектрозональной селекции при перекрестных связях в каналах цветных видеокамер // Изв. вузов. Приборостроение. - 2012. - № 4. -С. 17-22.
2. Горбунова Е.В., Перетягин В.С., Чертов А.Н. Организация освещения рабочей зоны оптико-электронных систем цветового анализа промышленного назначения // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. - 2011. - № 3 (73). - С. 140.
Вакуленко Анатолий Дмитриевич - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, voron5266@yandex.ru Горбунова Елена Васильевна - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, vredina_ia@mail.ru
Перетягин Владимир Сергеевич - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, студент, peretyagin@mail.ru
Чертов Александр Николаевич - Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, доцент, a.n.chertov@mail.ru
УДК 535.66, 621.384.4
ИСТОЧНИК УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ЦВЕТОВОГО АНАЛИЗА МИНЕРАЛОВ А.Д. Вакуленко, Е.В. Горбунова, А.Н. Чертов
Рассмотрены проблемы анализа цвета люминесценции минералов, возбуждаемой ультрафиолетовым излучением. Предложена концепция организации освещения зоны анализа посредством многоэлементного источника на основе излучаюшцх диодов с разными спектрами свечения.
Ключевые слова: ультрафиолетовое излучение, люминесценция минералов, многоэлементный источник излучения, цветовой анализ.
Ультрафиолетовое (УФ) излучение широко применяется в медицине, дефектоскопии, минералогии и других отраслях науки, техники, промышленности. В минералогии УФ излучением возбуждают фотолюминесценцию минералов, по цвету которой можно судить об их количественном и качественном составе [1]. Для наблюдения свечения, как правило, используют длины волн 254 нм и 365 нм, которые можно получить, например, с помощью ртутной лампы с линейчатым спектром (254, 303, 313, 365, 436, 546 нм и т.д.) и соответствующих интерференционных фильтров или дифракционных решеток. Возможно также использование УФ источников излучения с непрерывным спектром (например, дейтериевой лампы, излучающей в диапазоне 190-600 нм) в составе спектроанализаторов и спектрофотометров с последующим расчетом цветовых координат.
Указанные подходы к возбуждению люминесценции эффективны при визуальном наблюдении или контроле цвета люминесценции опытными специалистами-минералогами с целью решения различных поисковых, диагностических или аналитических задач. Однако они неприменимы для осуществления поиска идентификационных признаков минералов и последующей классификации в автоматическом режиме на основании результатов анализа цветовой характеристики свечения по причине низкой селективности.
Данный недостаток обусловлен следующими причинами:
1. цвет люминесценции под действием УФ излучения даже для нескольких групп одного типа минерального сырья может существенно отличаться от месторождения к месторождению вследствие разнообразия содержащихся в нем примесей;
2. использование узкополосного возбуждающего излучения не позволяет захватить достаточно широкую область УФ излучения, которая могла бы вызвать люминесценцию в различных диапазонах, в то время как широкополосное излучение, принимая во внимание причину 1, селективным считаться не может.
Для реализации оперативного анализа на нескольких длинах волн возбуждающего излучения с целью увеличения количества информационных параметров свечения минералов и, соответственно, селективности анализа разработаны теоретическая модель и физический макет многоэлементного УФ источника излучения на основе излучающих диодов с разными спектрами свечения.
Предложенная теоретическая модель позволяет подобрать конструктивные параметры многоэлементного источника (количество излучающих элементов и расстояние между ними), а также значения интенсивности излучения для каждого элемента для обеспечения равномерности облучения зоны анализа на заданном расстоянии от источника.
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 4 (80)
