Хэрэглэгчийн хувьд хамгийн чухал ач холбогдолтой сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрт суурилсан суурилуулалтын үндсэн эрчим хүчний үзүүлэлтүүд нь: станцын суурилагдсан хүчин чадал (суурилуулах) 7VycT ба жилд үйлдвэрлэсэн эрчим хүчний хэмжээ Ж.нь. Сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглан цахилгаан станцуудыг зөвтгөх, төлөвлөхдөө дурьдсанаас гадна цахилгаан станцын ажиллах горим, эрчим хүчний хангамжийн шинж чанар, рельеф ба суурь газрын шинж чанар, параметрүүдийг тодорхойлсон үзүүлэлтүүдийг шаарддаг. байгаль орчинд үзүүлэх нөлөө.

Усан цахилгаан станцын эрчим хүчний үндсэн үзүүлэлтүүдийг тодорхойлох.

Усан цахилгаан станцыг ажиллуулахын тулд усны урсгалын хурд Q ба түвшний зөрүү шаардлагатай, өөрөөр хэлбэл. даралт N. Усан цахилгаан станцад усны урсгалын хүчийг бүрэн ашиглах боломжгүй; оролт, гаралтын байгууламж дахь гидравлик эрчим хүчний алдагдал, турбин дахь алдагдал, түүнчлэн хувиргах явцад эрчим хүчний алдагдал бага байх болно; босоо амны эргэлтийн механик энергийг генератор дахь цахилгаан энерги болгон .

2-р бүлэгт усны эрчим хүчийг ашиглах гурван үндсэн схемийг авч үзсэн: далан, гольдрол, далангийн голдирол. Эдгээр схемд үүссэн даралтыг дээд VBE ба доод UNB усан сангуудын өндрийн хоорондох зөрүүтэй тэнцүү, геометрийн эсвэл статик даралт Nst гэж нэрлэдэг.

Усны урсгалаас импеллерийн хүлээн авсан энерги нь импеллерийн C-C орох ба түүнээс гарах K-K хувийн энергийн зөрүүтэй тэнцүү байна. Энэ утга нь турбины H-ийн ажлын даралтыг илэрхийлнэ. Энэ нь урсгал дахь эсэргүүцлийн хүчний үйлчлэлээс үүдэлтэй ус хангамжийн зам дахь c гидравлик алдагдлын хэмжээгээр нийт даралтаас бага байна. Энэ утга нь B-B ба C-C хэсгүүдийн хоорондох хувийн механик энергийн дундаж алдагдлыг илэрхийлэх ба гидравлик үрэлтийн алдагдал (усан хангамжийн замын уртын дагуу) болон орон нутгийн алдагдлаас бүрдэнэ. Үүний үр дүнд ажлын даралт нь H = H6-hc-тэй тэнцүү байх болно. r

Ус авах хэсгийн урд болон сүүлний усны гаралтын хэсэг дэх усны хурд бага бөгөөд эдгээр хэсгүүдийн кинетик энергийн ялгааг практик тооцоололд үл тоомсорлож болно. Дараа нь практик тооцооллын хувьд турбины ажлын эсвэл ашигтай даралтыг дараах томъёогоор илэрхийлнэ.

Усан цахилгаан станцын урсгал буюу зохицуулалттай урсгалыг усан санг ашиглан голын урсгалыг зохицуулах төрлөөр тодорхойлно. Голын урсацын жигд бус байдлыг нэг жил эсвэл хэдэн жилээр тэгшитгэхийн тулд урт хугацааны зохицуулалтыг (жил, олон жил) хийдэг. Богино хугацааны (долоо хоног эсвэл өдөр тутмын) зохицуулалтыг янз бүрийн хэрэглэгчдийн долоо хоног, өдрийн турш жигд бус эрчим хүчний зарцуулалтад тохируулан голын усны долоо хоног, өдөр тутмын жигд урсгалыг дахин зохицуулах зорилгоор хийдэг.

Салхины цахилгаан станцуудын эрчим хүчний үндсэн үзүүлэлтүүдийг тодорхойлох.

Салхин цахилгаан станцын хувьд хамгийн чухал үзүүлэлтүүд нь: салхин турбины хүч, салхин дугуйны роторын диаметр, эрчим хүчний хэрэглээний коэффициент, генераторын төрөл ба параметрүүд, салхин турбины үйл ажиллагааны шинж чанар юм.

Чухал үзүүлэлт бол эрчим хүчний хэрэглээний хүчин зүйл юм. Хатуухан хэлэхэд ашиглалтын хүчин зүйл (kisp) нь салхин турбины техникийн шалтгааны улмаас ажиллахгүй байх хугацааг харгалзан үзэх ёстой - урьдчилан сэргийлэх, засвар үйлчилгээ хийх нь kisp-ийн үнэ цэнийг бага зэрэг бууруулдаг. Гэсэн хэдий ч салхин үүсгүүрийн засвар үйлчилгээг тайван, эрчим хүчний сул үе, салхины хурд болон

Салхин үүсгүүрийн эрчим хүчний хүртээмжийг тооцоолохын тулд салхин турбины үйл ажиллагааны шинж чанар, роторын тэнхлэгийн өндөрт салхины хурдыг хуваарилах шаардлагатай.

Салхин үүсгүүрийн эрчим хүч, эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг тооцоолохын тулд орон нутгийн ус цаг уурын ажиглалтын төвүүдэд байгаа салхины хурдны ажиглалтын өгөгдлийг ашигладаг. Эдгээр өгөгдлийг дахин тооцоолж, нийлүүлэлтийн муруй хэлбэрээр үзүүлж болно. Жишээг Зураг дээр үзүүлэв. 3.9.

Дээр өгөгдсөн томьёог ашиглан салхины урсгалын хүчийг тооцоолж, түүний чадлын бэлэн байдлын графикийг зурна. Графикийн талбай нь жилийн салхины эрчим хүчийг илэрхийлдэг.

Тодорхой салхин үүсгүүрийн эрчим хүчний үндсэн параметрүүдийг тодорхойлохдоо салхины боломжийн талаархи салхины мэдээллээс гадна энэ салхин турбины үйл ажиллагааны шинж чанарыг харгалзан үзэх шаардлагатай. Онцлог шинж чанаруудын ерөнхий дүр зургийг Зураг дээр үзүүлэв. 3.10. Тэдгээрээс харахад янз бүрийн төрлийн салхин сэнсүүд өөр өөр чадалтай байдаг бөгөөд үүнээс гадна салхин турбинууд нь анхны, нэрлэсэн болон хамгийн их салхины хурдаар ялгаатай байдаг.

Тухайн бүсийн салхины хүртээмжийн муруй болон тухайн салхин сэнсний ашиглалтын шинж чанарт үндэслэн энэхүү салхин турбины эрчим хүчний хүртээмжийн графикийг тооцоолно (Зураг 3.11).

Салхин үүсгүүрээр цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх, улмаар эдийн засгийн үр ашигт дараахь зүйлс ихээхэн нөлөөлдөг.

Тухайн газрын салхины шинж чанар;

Ашигласан салхин турбины төрөл, түүний загвар;

Салхин турбины гүйцэтгэлийн шинж чанар;

Салхин үүсгүүрийн ашигласан цахилгаан тоног төхөөрөмж.

Нарны эрчим хүчний суурилуулалтын параметрүүдийг тодорхойлох Фотовольтийн нарны энерги хувиргагч нь нарны гэрлийг цахилгаан гүйдэл болгон шууд хувиргах p-n уулзвар бүхий хагас дамжуулагч байгууламж дахь фотоэлектрик эффект дээр суурилдаг фотоэлементүүд юм.

Эрчим хүчний эх үүсвэр болох нарны зайны эквивалент хэлхээг Зураг дээр үзүүлэв. 3.12.

N.S-ийн бүтээлүүдэд. Лидоренко, Ж.И.Альферова, В.М.Андреева, В.А. Грилихес, М.М.Колтун, В.Д.Румянцев, М.Б.Каган нар нарны элементийн шинж чанарын онол, туршилтын судалгаанд зориулж, нарны элементийн одоогийн хүчдэлийн шинж чанар (CVC) нь ялгаатай болохыг харуулсан. Хагас дамжуулагч диодын CVC нь 1ph нэр томъёогоор илэрхийлэгддэг бөгөөд энэ нь гэрэлтүүлгийн нөлөөн дор элементийн үүсгэсэн гүйдлийг илэрхийлдэг бөгөөд нэг хэсэг нь диодоор, нөгөө нь ачааллаар урсдаг.

Нарны зайны үр ашиг нь голчлон температураас хамаардаг бөгөөд энэ нь фокусын системийг ашиглах эсвэл сансар огторгуйд ажиллах үед өндөр утгад хүрч чаддаг. Газрын нөхцөлд болон баяжуулагчгүй фотоволтайк хавтанг ашиглах үед элементийн температур бага зэрэг өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь түүний үр ашигт мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлэхгүй. Гэсэн хэдий ч, жишээлбэл, халуун цаг агаарт (Африк, Энэтхэг болон экваторын бусад орнуудад) температур нь жишиг үзүүлэлтээс эрс ялгаатай байж болно. Энэ тохиолдолд нарны зайны үр ашгийг дараахь томъёогоор тодорхойлж болно.

Төрөл бүрийн төрлийн нарны зайн үр ашгийн утгыг Зураг дээр үзүүлэв. 2.19.

Газрын нөхцөлд нарны хавтанг ажиллуулах нь хувьсах цацрагийн нягтын дор явагддаг бөгөөд тэдгээрийн урсгал нь өдрийн мөчлөг, цаг агаарын нөхцөл байдал, агаар мандлын ил тод байдал зэргээр тодорхойлогддог. Зайны цэнэгийн өөрчлөлт нь нарны зайны гүйдлийн өөрчлөлтөөс шалтгаална гэдгийг анхаарна уу. SB-ийн үндсэн параметрүүдийн цацрагийн түвшнээс хамаарах хамаарлыг Зураг дээр шинжлэх. 3.14-т зааснаар түүний гадаргуу дээр унах нарны цацрагийн эрч хүч нэмэгдэхийн хэрээр гүйдэл /„ ба хүч P0„nJt шугаман нэмэгдэж, Uonm хүчдэл нь эрчмийн өөрчлөлтийн нарийн хязгаарт өөрчлөгддөг болохыг тогтоож болно. Гэсэн хэдий ч энэ хууль нь зөвхөн E-ийн харьцангуй өндөр утгуудад хадгалагдана, эс тэгвээс бага E (E

Нарны дулааны коллекторын параметрүүдийг тодорхойлох. Коллектор ба нарны халаалтын системийг бүхэлд нь дулааны тооцоог хийх нь цаг уурын параметрүүдийн санамсаргүй хэлбэлзлийн нөлөөлөл, системийн элементүүдийн харилцан үйлчлэлийн нарийн төвөгтэй шинж чанарыг харгалзан үзэх шаардлагатай тул тодорхой бэрхшээлтэй тулгардаг. Тиймээс зохион бүтээсэн системийн хүлээн зөвшөөрөгдөх шинж чанарыг олж авах боломжтой инженерийн аргыг ихэвчлэн ашигладаг.

Барилгын нарны халаалт, халуун усны суурилуулалтыг тооцоолох хялбаршуулсан арга бол эхлээд нарны эрчим хүчний коллектор SCK-ийн гадаргуугийн талбайг тодорхойлох явдал юм.

Нарны хавтгай коллекторын (SSP) дулааны хүчийг (W) дараах байдлаар тодорхойлно.

“Цахилгаан станц, нэгжийн эрчим хүчний шинж чанар

Техникийн болон эдийн засгийн асуудлын горимыг үнэлэхэд эрчим хүчний шинж чанарыг ашигладаг

Бүх нийтийн эрчим хүчний шинж чанар

• Энэ хэлбэрээр бойлер, турбин, генератор, трансформатор, хөдөлгүүрийн шинж чанарыг танилцуулж болно.
• Онцлог шинж чанарыг өөр төрлийн индикатор болгон хувиргаж болно:
• үнэмлэхүй,
• хамаатан садан,
• дифференциал.

Тодорхой үзүүлэлтүүд

• Хоёр төрлийн харьцангуй үзүүлэлтүүдийг ашигладаг.
• · нэг ашигтай хүчин чадалд ногдох анхдагч нөөцийн (нийлүүлсэн эрчим хүчний) тодорхой хэрэглээ
• хүдэр = Rsub/Rpol,
• ·Нэгж байгаа хүчин чадалд ногдох ашигтай чадлын тодорхой хэрэглээ. Энэ бол үр ашиг
•  =Рpol/Рpodv.
• · Дифференциалуудын дотроос ашигтай чадлын өсөлтөд нийлүүлсэн чадлын өсөлтийн үзүүлэлт rdif = ΔРsupp/ ΔРpol өргөн хэрэглэгддэг.

Төрөл бүрийн шинж чанарын харилцаа холбоо

Цахилгаан станцуудын хэрэглээний шинж чанарыг үнэмлэхүй

• Үндсэн үнэмлэхүй үзүүлэлтүүд: ашигтай хүч R, нийлүүлсэн эрчим хүч Rout. Нийлүүлсэн эрчим хүч нь эрчим хүчний нөөцийн хэрэглээтэй шууд пропорциональ байна: түлш B, ус Q, уур D, дулаан QTES. Тогтмол N даралттай усан цахилгаан станцын хувьд нийлүүлэх хүч нь
• N=9.81 HQ,
• Цэвэр хүч
• N=9.81 HQ ,
• Дулааны цахилгаан станцын хувьд нийлүүлсэн хүч МВт нь ижил түлшний зарцуулалттай пропорциональ байна.
• Pptes=8.14B

Харьцангуй утгаараа шинж чанарууд

• Гүйцэтгэлийн шинж чанар - үр ашгийн шинж чанар.
• Тодорхой шинж чанарууд.
• нахиа=B(гэдэс)/P,
• qsp=Q(куб.м/с)/P
• Тодорхой эрчим хүчний хэрэглээний хамгийн бага цэг нь үр ашгийн дээд цэгтэй тохирч байгааг анхаарна уу
• Дифференциал шинж чанарууд
• Эдгээр шинж чанаруудыг харьцангуй олзын шинж чанарууд гэж нэрлэдэг.
• Энэ нь эрчим хүчний өсөлтөд эрчим хүчний нөөцийн өсөлт юм

Рубль дахь эрчим хүчний шинж чанар

• Одоогийн байдлаар зах зээл дэх арилжааны харилцаа, систем дэх станцуудын ажиллагааг оновчтой болгохын тулд түлшний зардлыг ашиглах шаардлагатай байна. Энэ нь өөр өөр станцуудын шатахууны үнийг харгалзан үзэхийг шаарддаг. Энэ зорилгоор эрчим хүчний шинж чанарын ординатуудыг дахин тооцоолно. Онцлог шинж чанаруудын хэлбэр хадгалагдана. Гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүд дараах байдалтай байна.
• · Байгалийн түлшний зарцуулалтыг түлшний зардалд дахин тооцно - Iv = cV, руб (c, урэх/тонн байгалийн түлш),
• · Түлшний тодорхой зардлыг түлшний тодорхой зардалд хувиргадаг - Vc/P, rub/MWh,
• · харьцангуй өсөлт ΔVc/ΔР, урэх МВт.

ДЦС-ын онцлог

• Уурын зуух, турбин, нэгж, станцын шинж чанарууд байдаг
• Цахилгаан эрчим хүч – Рgen=Рвдв- ΔР бойлер-ΔР турбо- ΔР ген
• Үр ашиг – η agr = ηgen ηtur η бойлер
• Түлшний тусгай зарцуулалт – budagr=budboilerbudturbbudgen;
• Харьцангуй өсөлт - bdagr=bboilerbturbbgen

ДЦС-ын нэгжийн шинж чанарын төрөл

• Бойлер
• a-хэрэглээ
• в-дифференциал
• Турбин
• хэрэглээний материал,
• дифференциал
• Генератор

Блок ба станцын урсгалын шинж чанар

Дулааны цахилгаан станцын бүдүүвч шинж чанар

• Горим диаграмм нь үйлдвэрлэлийн болон халаалтын хэрэгцээнд зориулж янз бүрийн уур олборлох турбины нэгжийн уур эсвэл дулааны хэрэглээний шинж чанарын багцыг илэрхийлдэг.
• Доод муруй нь уурын олборлолт байхгүй нөхцөлд тохирно. Энэ бол конденсацийн горим юм. Олборлолт нэмэгдэхийн хэрээр турбины шинж чанар нь өөртэйгээ зэрэгцээ хөдөлдөг.

Үйлдвэрлэлийн болон төвлөрсөн халаалтын уурын олборлолттой турбины нэгжийн горимуудын диаграммыг харах

Усан цахилгаан станцын шинж чанар

• Зарцуулах боломжтой
• Дифференциал
• Бүрэн хэмжээний дифференциал

Гидравлик нэгжийн шинж чанарыг ихэвчлэн тогтмол даралтын хувьд изолиноор илэрхийлдэг. Урсгалын шинж чанар дээр Q (P) изолиныг H = const, дифференциал дээр өгөгдсөн - изолин q гидравлик нэгжийн байгалийн шинж чанар нь ихэвчлэн илүү төвөгтэй хэлбэртэй байдаг

Бусад станцуудын онцлог

• Хийн турбины үр ашгийн хамгийн их утга нь нэрлэсэн чадалтай тохирч, ойролцоогоор 30% байна. Хийн турбин станцуудын тодорхой өртөг нь орчин үеийн IES-ийн үзүүлэлтүүдийн дундаж утгуудаас хамаагүй өндөр байна. Ачаалал буурч, гаднах агаарын температур нэмэгдэхийн хэрээр хийн турбины нэгжийн ашиглалтын үр ашиг мэдэгдэхүйц доройтдог. Жишээлбэл, хийн турбины нэгжийн хувьд - 100 - 750 -2 нэрлэсэн чадлын хувьд хувийн хэрэглээ нь 430 г/кВт цаг байгаа нь IES-ээс 1.25 дахин их, харин хүчийг нэрлэсэн утгын 30% хүртэл бууруулахад, Энэ нь 720 г/кВт цаг хүртэл нэмэгддэг.

Дулааны нейтрон АЦС-ын нэгжүүд нь ачааллыг бага хязгаарт зохицуулж чаддаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь тэдний найдвартай байдлыг эрс бууруулдаг бөгөөд одоогоор тэдгээр нь ачааллын муруйн суурь бүсэд зориулагдсан болно.

Онцлог шинж чанарыг олж авах арга

• Паспортын шинж чанар. Үйлдвэрлэгчээс өгсөн алдаа нь 10% хүрдэг.
• Байгалийн шинж чанар. Байгальд хийсэн тусгай туршилтын үр дүнд олж авсан. 5% хүртэлх алдаа
• Үйл явцын автоматжуулсан хяналтын системээс олж авсан шинж чанарууд Олон параметрүүдийг тасралтгүй хэмжих шаардлагатай. Алдаа нь ойролцоогоор 2% байна.

Үйл явцын автоматжуулсан хяналтын системд олж авсан шинж чанарууд

• Усан цахилгаан станцын усны урсгалыг хэмжих найдвартай арга байхгүй.
• Дулааны цахилгаан станцын хувьд түлшний зарцуулалтыг түүний хэмжиж болох үзүүлэлтээр шууд бусаар тодорхойлдог.
• Онцлог шинж чанарыг олж авах схем
• -5-7 чухал үзүүлэлтийг тасралтгүй хэмжинэ.
• - Ойролцоох функцийг сонгоно уу.
• -Шинэ хэмжилт дээр үндэслэн функцын параметрүүдийг байнга шинэчилж байдаг.

Үйл явцын автоматжуулсан систем дэх эрчим хүчний нэгжийн шинж чанарыг бий болгох жишээ

• 200 хэмжсэн параметрээс 7-г нь сонгосон.
• Мэдээллийг 15 секунд тутамд компьютерт оруулж, хэмжилтийн үнэн зөвийг шалгана.
• Өгөгдөл дунджаар 15 минут байна.
• Мэдэгдэж буй ойролцоо функцийг ашиглан түлшний зарцуулалтыг тооцоолно
• Онцлогуудыг тодруулж байна

Статистикийн шинж чанарууд

• TEP нягтлан бодох бүртгэлийн мэдээллийн дагуу баригдсан
• Тооцооллын хувьд станцад байгаа шинж чанаруудыг ашиглана
• Статистикийн шинж чанарууд нь цаг хугацааны явцад дэглэмийн өөрчлөлтийг харгалзан үздэг

Дүгнэлт

• Нэгжүүдийн шинж чанар нь хамгийн чухал анхны мэдээлэл юм
• Горимын даалгаварт янз бүрийн төрлийн шинж чанарыг ашигладаг.
• Одоогийн байдлаар чанарын шинж чанарыг олж авах асуудал бүрэн шийдэгдээгүй байна.
• Хамгийн найдвартай шинж чанарыг процессын хяналтын системд олж авдаг.
• Паспорт эсвэл туршилтын шинж чанарыг ашиглах шаардлагатай. Тэдний алдаа 5-10% байна.
• Үйл ажиллагааны олон параметрүүд нь бүтээгдэхүүний шинж чанарыг олж авсан бөгөөд шинж чанаруудын алдаанаас үнэд нөлөөлдөг.

11. Цацрагийн эх үүсвэрийн параметрүүдийг хэмжих, шинж чанарыг судлах. Харилцаа холбооны систем дэх арга, хэмжих хэрэгсэл

11. Цацрагийн эх үүсвэрийн параметрүүдийг хэмжих, шинж чанарыг судлах

11.1. Цацрагийн эх үүсвэрийн параметр ба шинж чанар

Оптик цацрагийн эх үүсвэрүүд нь шилэн кабелийн шугамын үндсэн элементүүдэд хамаардаг. Шилэн кабельд судалгааны тодорхой эх сурвалжийг ашиглах нь тэдгээрийн найдвартай байдал, бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй технологийн нэгдмэл байдал, микроминиатюризаци, өргөн хүрээний үйл ажиллагааны хүчин чадалд нэг горим үүсгэх горимыг хэрэгжүүлэх, өндөр хурдаар тодорхойлогддог. Эдгээр нөхцлийг хагас дамжуулагч цацрагийн эх үүсвэрүүд - гэрэл ялгаруулах диод (LED) ба тарилгын лазер (IL) хамгийн сайн хангадаг. Эдгээр нь шилэн кабелийн холболтын гол төрлийн ялгаруулагчийг төлөөлдөг. Шилэн кабелийн өргөн хүрээний асуудлыг шийдэж, цацрагийн эх үүсвэрийг байнга сайжруулж байгаа нь эдгээр эх үүсвэрүүдийн өвөрмөц бүтэц, ашигласан материалын хувьд ялгаатай олон тооны сортуудыг бий болгоход хүргэсэн.

Цацрагийн эх үүсвэрийн параметр, шинж чанарыг орон зайн болон энерги гэж хуваадаг. Эдгээр бүлгүүд нь бараг бүх параметр, шинж чанарыг хамардаг. Гэсэн хэдий ч хэмжилтийн арга, технологийн үүднээс ангилах ийм хандлага нь техникийн хувьд ч, арга зүйн хувьд ч үндэслэлгүй юм. Тиймээс стандартчилсан нэр томъёо, тодорхойлолтыг бүрэн дагаж мөрдөж, цаашдын танилцуулгад цацрагийн эх үүсвэрийн хэмжсэн хэмжээ, параметр, шинж чанарыг дараах бүлгүүдэд нэгтгэх болно.

1. Эрчим хүчний бүлэг. Судалгаанд хамрагдах гол физик хэмжигдэхүүн нь P хүч юм. Энэ бүлгийн бусад бүх параметрүүд болон шинж чанарууд нь эдгээр функциональ хамаарал дахь аргументууд нь хүчин чадалтай холбоотой байдаг t цаг, долгионы урт λ, цацрагийн хэсгийн орон зайн координат x, y; , z (x, y - хөндлөн огтлолын координат, z - цацрагийн эх үүсвэрийн оролтын нүүрээс хэсгийн төв хүртэлх зай). Тиймээс эрчим хүчний бүлгийн хүрээнд хэмжсэн цацрагийн хүчээр тодорхойлогддог параметрүүдийн хоёр дэд бүлгийг ялгаж салгаж болно.

• түр зуурын: эрчим хүч E;
• импульсийн энерги Ei; дундаж хүч Рср; хамгийн их импульсийн хүч Ri max; үргэлжлэх хугацаа t ба импульсийн давталтын давтамж F;орон зайн

2. : эрчим хүчний (хүч) нягт WE(WP) цацрагийн хөндлөн огтлол дахь энергийн (хүч) нягтын харьцангуй хуваарилалт, цацрагийн диаметр d, дифференциал Өр; эрчим хүчний ялгаа ӨER.Спектрийн бүлэг.

3. Энэ бүлгийн гол физик хэмжигдэхүүн нь цацрагийн эх үүсвэрийн спектрийн эрчим хүчний нягтрал юм. Бүлэгт дараах үзүүлэлтүүд багтана: цацрагийн давтамж ν, долгионы урт λ, цацрагийн спектрийн бүрхүүлийн өргөн ∆λ.Корреляцийн бүлэг

. Энэ бүлгийн гол үзүүлэлтүүд нь цацрагийн уялдаа холбоо ба туйлшрал юм.

Хүснэгт 11.1-д цацрагийн эх үүсвэрийг үйлдвэрлэлээс гаргах болон ашиглалтын явцад хянадаг үндсэн үзүүлэлт, шинж чанарыг харуулав.

Хүснэгт 11.1. Цацрагийн эх үүсвэрийн үндсэн үзүүлэлт ба шинж чанарууд.	Параметр	Тодорхойлолт
Зориулалт
	Эрчим хүчний үзүүлэлтүүд ба шинж чанарууд
Лазер туяагаар дамжуулсан энерги	Хүч
Нэгж хугацаанд лазер туяагаар дамжуулж буй энерги	Эрчим хүч
Цахилгаан соронзон хэлбэлзлийн далайцын квадраттай пропорциональ хэмжигдэхүүн
Спектрийн энерги (хүч) нягт
Дундаж импульсийн хүч
Хамгийн их импульсийн хүч
Орон зайн болон эрчим хүчний параметрүүд ба шинж чанарууд	Лазерын энерги буюу хүчийг өнцгийн хуваарилалт
Цацрагийн диаметр	Лазерын цацрагийн энерги буюу чадлын өгөгдсөн хэсэг нь дамждаг лазер туяаны хөндлөн огтлолын диаметр
Зөрчилдөөн	Лазерын цацрагийн энерги эсвэл хүч чадлын өнцгийн хуваарилалтын өгөгдсөн түвшинд алс зайд лазерын цацрагийн хэв маягийн өргөнийг тодорхойлох хавтгай буюу хатуу өнцөг, түүний хамгийн их утгаас хамаарч тодорхойлогддог.
Эрчим хүчний зөрүү	Лазерын цацрагийн энерги эсвэл чадлын өгөгдсөн хэсэг нь тархдаг хавтгай буюу хатуу өнцөг
Харьцангуй энерги (хүч) нягтын хуваарилалт	Лазер туяаны хөндлөн огтлол дээрх цацрагийн эрчим хүчний (хүч) нягтын хуваарилалт, энергийн (хүч) нягтын хамгийн их утгатай харьцуулахад нормчлогдсон.
Цагийн параметрүүд
Импульсийн давталтын хурд	Лазер импульсийн тооны цаг хугацааны харьцаа
Импульсийн үргэлжлэх хугацаа
Спектрийн параметр ба шинж чанарууд
Долгионы урт	Лазерын цацрагийн спектрийн дунд долгион нь аяндаа ялгарах шугамын долгионы уртын хүрээнд
	аяндаа ялгарах шугамын давтамжийн хүрээн дэх лазерын цацрагийн спектрийн дундаж давтамж
Спектрийн шугамын өргөн	Лазерын цацрагийн спектрийн шугамын контурын цэгүүдийн хоорондох зай нь хамгийн ихдээ шугамын эрчмийн тал хувьтай тэнцэнэ.
Монохроматик байдлын зэрэг	Лазерын цацрагийн спектрийн бүрхүүлийн өргөнийг тухайн үеийн лазерын цацрагийн спектрийн дундаж давтамж эсвэл долгионы урттай харьцуулсан харьцаа	δν/ν, δλ/λ
Тохиромжтой параметрүүд
Орон зайн цаг хугацааны уялдаа холбоотой байдлын зэрэг	Орон зай ба цаг хугацааны цэгийн тогтмол координатын хувьд орон зай-цаг хугацааны уялдаа холбоотой байдлын нийлмэл түвшний модуль нь тэнцүү. Үүнд: 0≤│γ 12 (τ)│≤1; Г 12 (τ) – харилцан уялдаатай байх функц; G 11 (0), G 22 (0) - харилцан функц

уялдаа холбоо; r 1 ба r 2 радиус вектортой огторгуйн цэгүүдийн хувьд τ=0 үед

│γ 12 (τ)│

Орон зайн уялдаа холбоотой байдлын зэрэг

Тогтмол цаг хугацааны орон зайн уялдаа холбоотой цогц түвшний модуль, тэнцүү

Үүнд: Г 12 (0) тогтмол уялдаа холбоо

Цаг хугацааны уялдаа холбоотой байдлын зэрэг

Сансар огторгуйн тогтсон цэгийн цаг хугацааны уялдаа холбоотой цогц түвшний модуль нь тэнцүү

Үүнд: Г 11 (τ) – r 1 радиус вектортой огторгуйн цэгийн харилцан уялдаа холбоотой функц.

│γ 11 (τ)│

Тохиромжтой цаг

Түр зуурын уялдаа холбоо нь тэгтэй тэнцүү утгыг авдаг хамгийн бага саатал

Когерентийн урт

Когерентийн хугацаа ба вакуум дахь цахилгаан соронзон цацрагийн хурдны үржвэр

Туйлшралын параметрүүд

Хавтгай туйлшрал

Шугаман туйлширсан лазерын цацрагийн тархалтын чиглэл ба түүний цахилгаан векторын чиглэлийг дайран өнгөрөх онгоц

Туйлширсан лазерын цацрагийн эллипс

Лазерын цацрагийн туйлшралын дагуух эллипсийн хагас бага тэнхлэгийг хагас том тэнхлэгт харьцуулсан харьцаа

Туйлшралын зэрэг

Лазер цацрагийн туйлширсан бүрэлдэхүүн хэсгийн эрчимийг түүний нийт эрчимтэй харьцуулсан харьцаа

11.2. Цацрагийн эх үүсвэрийн энергийн үзүүлэлтүүдийг хэмжих

Цацрагийн эх үүсвэрийн энергийн параметрүүд нь параметрийн системд чухал бүлгийг бүрдүүлдэг. Ихэнх тохиолдолд дамжуулах системд цацрагийн эх үүсвэрийг янз бүрийн зорилгоор ашиглах боломж, үр ашгийг тэд тодорхойлдог. Тасралтгүй цацрагийн эх үүсвэрийн хувьд үйлдвэрлэлээс гарах үед хэвийн болдог эрчим хүчний параметр нь P хүч юм. Резонаторын Q-шилжих горим болон горимыг түгжих горимд ажилладаг эх үүсвэрүүдийн хувьд тэдгээр нь ихэвчлэн W ба, ба утгаараа тодорхойлогддог. нэмэлтээр, хамгийн их P ба max эсвэл дундаж P ба av . импульсийн хүч. Пульс-үечилсэн цацрагийн эх үүсвэрүүд нь дундаж чадлын P дундаж утгаараа тодорхойлогддог бөгөөд дундаж хугацаа нь импульсийн давталтын хугацаанаас ихээхэн давсан байдаг.

Эрчим хүчний параметрүүдийг хэмжих бүх аргууд нь цацрагийн энергийг дараагийн бичлэг хийхэд тохиромжтой өөр төрлийн энерги болгон хувиргахад хүргэдэг. Оптик энергийг дулаан (дулааны арга) болон цахилгаан эрчим хүч (фото цахилгаан ба пироэлектрик арга) болгон хувиргахад суурилсан аргууд өргөн хэрэглэгддэг.

Эрчим хүчний эх үүсвэрийн дундаж хүчийг хэмжих аргууд, түүнчлэн арга, хэрэгсэл, хэмжилтийн алдааны талаархи үндсэн мэдээллийг энэхүү сурах бичгийн 3-р бүлэгт өгсөн болно.

Одоогийн байдлаар цацрагийн эх үүсвэрээс цацрагийн импульсийн хамгийн их хүчийг хэмжих хоёр үндсэн арга байдаг. Эхнийх нь үнэмлэхүй мэдрэмжээр баталгаажсан фото хөрвүүлэгчийг (эсвэл түүн дээр суурилсан SI) ашигладаг бөгөөд оролтын дохионы далайцыг хэмжих замаар түүн дээр ирж буй цацрагийн хүчийг шууд тодорхойлдог. Хоёр дахь арга нь цацрагийн хүчийг шууд бусаар тодорхойлох боломжийг олгодог. Энэ тохиолдолд нэг импульсийн хувьд импульсийн нийт энерги ба хэлбэрийн хугацааны параметрүүдийг нэгэн зэрэг хэмждэг (ихэвчлэн осциллографаар). Тогтмол цацрагийн импульсийн хамгийн их хүчийг импульсийн дундаж хүч, тэдгээрийн цаг хугацааны параметр, давталтын давтамжийн хэмжсэн утгууд дээр үндэслэн шууд бус аргаар тодорхойлох.

Хэрэв эхний аргыг хэрэглэвэл дараах схемийг ашиглана. Цацрагийн эх үүсвэрээс цацраг нь оптик системээр дамждаг фотодетектор руу дамждаг бөгөөд гаралтын дохиог импульсийн вольтметр эсвэл осциллографаар хэмждэг. Ашиглаж буй фотодетекторын динамик хүрээ, геометрийн параметрүүд болон ялгарах цацрагт тааруулахад шаардлагатай сулруулагч, интегратор болон бусад элементүүдийг багтаасан оптик систем. Энэ аргыг ашиглахдаа фото хөрвүүлэгчийн гаралтын дохионы үнэмлэхүй утга, түүний хувиргах коэффициент (мэдрэмж), сулруулагчийн сулралтыг мэдэх шаардлагатай. Дараа нь хэмжсэн хүчийг P(t) томъёогоор тодорхойлно

P(t)=(A/S)U(t-∆),[W], (11.2.1)

Үүнд: U(t) – гаралтын хүчдэл, V;

S – өгөгдсөн цацрагийн долгионы уртын фото хөрвүүлэгчийн үнэмлэхүй мэдрэмж, V/W;

А нь өгөгдсөн долгионы урт дахь сулруулагч болон бусад элементүүдийг багтаасан оптик системийн сулралтын коэффициент;

∆ - дохионы саатал.

Хамгийн их хүчийг хэмжих шууд бус арга нь хэлбэр дүрс (ихэвчлэн шугаман бага инерцийн фото хөрвүүлэгчийн дохионы осциллографаар) болон импульсийн энергийг тусад нь тодорхойлоход ашигладаг. Осциллографын дэлгэц дээрх өнцгийн хазайлт y=αP(t) бол α нь ашигласан фотодетектор ба осциллографын мэдрэмжээр тодорхойлогддог тогтмол коэффициент бол осциллограмм эзэлсэн талбай

, (11.2.2)

Үүнд: t – импульсийн үргэлжлэх хугацаанаас давсан интеграцийн хугацаа;

E - импульсийн энерги

Эндээс бид цаг хугацааны эрх мэдлийн хамаарлын илэрхийлэлийг олж авах боломжтой

(11.2.3)

Тиймээс импульсийн хэлбэрийн осциллографи, түүний энергийн хэмжилт нь ямар ч үед хүч чадлын үнэмлэхүй утгыг, түүний дотор хамгийн их утгыг тодорхойлох боломжийг олгодог. Энэ тохиолдолд осциллограмм эзэлж буй талбайг тодорхойлох ажиллагааг фотодетекторын гаралтын дохионы нэмэлт нэгтгэх гинжийг ашиглан гүйцэтгэж болно. Дараа нь нэгтгэхээс өмнө болон дараа нь хамгийн их дохионы утгыг нэгэн зэрэг хэмжсэн харьцангуй утгуудаас хамгийн их хүчийг тооцоолж болно.

Импульсийн дарааллын хувьд цацрагийн түр зуурын параметрүүдийг сайн давтах чадвартай бол хамгийн их хүчийг шууд бус аргаар тодорхойлж болно.

Р max =/τ иf (11.2.4)

Үүнд: P av – цацрагийн импульсийн дундаж хүч;

τ ба – хамгийн их утгаас 0.5 түвшинд импульсийн үргэлжлэх хугацаа;

f – импульсийн давталтын давтамж;

γ - бодит импульсийн далайц ба үргэлжлэх хугацаатай тэгш өнцөгт хэлбэрээр бодит импульсийг ойртуулахтай холбоотой хэлбэрийн коэффициентийг засах. Цацрагийн импульсийн үргэлжлэх хугацаа ба хэлбэрийн хүчин зүйлийн залруулга нь хяналтын өндөр хурдны фотодетектор ашиглан тодорхойлогддог.

11.3. Цацрагийн эх үүсвэрийн орон зайн болон эрчим хүчний параметрүүдийг хэмжих

Лазер цацрагийн дараах үзүүлэлт, шинж чанарыг орон зайн энергитэй гэж ангилж болно.

Лазерын цацрагийн цацрагийн загвар, өөрөөр хэлбэл лазерын цацрагийн энерги эсвэл хүч чадлын өнцгийн хуваарилалт. Цацрагийн загвар нь лазерын хамгийн бүрэн гүйцэд орон зайн энергийн шинж чанар боловч ялгаруулах нүхний ойролцоох өнцгийн тархалтын хэлбэлзэлтэй байдаг тул энэ шинж чанарыг лазерын цацрагийн алслагдсан бүс дэх лазер туяаг тодорхойлоход ихэвчлэн ашигладаг. Холын бүсийн хилийн аль нэгийг d 2 /λ-ээс их утгыг авна, энд d нь ялгаруулах нүхний диаметр, λ нь лазерын цацрагийн долгионы урт; нөгөө хил хязгаар нь хязгааргүйд оршдог. Лазерыг үйлдвэрлэлээс гаргах үед цацрагийн ялгаа нь ихэвчлэн хэвийн болдог. Лазерын цацрагийн ялгарал Ө р, Ө s нь энерги буюу чадлын өнцгийн хуваарилалтын өгөгдсөн түвшинд алс бүс дэх цацрагийн хэв маягийн өргөнийг тодорхойлох хавтгай буюу хатуу өнцөг бөгөөд түүний хамгийн их утгаас хамаарч тодорхойлогддог. Ихэнх тохиолдолд түвшний утгыг 0.5 e -1, e -2 (e нь байгалийн логарифмын суурь) -тай тэнцүү авдаг. Хатуухан хэлэхэд дээрх тодорхойлолт нь зөвхөн нэг горимт лазерын цацрагийг хоёрдмол утгагүй тодорхойлдог. Гэсэн хэдий ч лазер туяаны тодорхой хөндлөн огтлол дахь цацрагийн эрчмийн орон зайн тархалтыг хэмжих боломжтой бөгөөд үүнээс тухайн хэсэг дэх цацрагийн ялгарал эсвэл цацрагийн диаметр зэрэг тоон үзүүлэлтүүдийг олж авах боломжтой.

Зарим тохиолдолд хамгийн тохиромжтой шинж чанар нь лазерын цацрагийн энергийн ялгаа (Ө w, p; Ө w, s), өөрөөр хэлбэл лазерын цацрагийн энерги эсвэл хүч чадлын өгөгдсөн хэсэг тархдаг хавтгай эсвэл хатуу өнцөг юм.

Лазер туяа нь мөн цацрагийн диаметрийн утгаар тодорхойлогддог, өөрөөр хэлбэл энерги эсвэл хүч чадлын өгөгдсөн хэсэг нь дамждаг лазер туяаны хөндлөн огтлолын диаметрээр тодорхойлогддог.

Импульсийн цацрагийн тархалтын эрчмийг дүрслэх хэд хэдэн арга байдаг.

• гэрэл зургийн техник;

• оптоэлектроник хувиргах аргууд;

• дифракцийн аргууд.

Зургийг дүрслэх жагсаасан аргууд нь нийтлэг сул талтай байдаг - эрчмийн орон зайн жижиг тэлэлт, эрчмийн үнэмлэхүй хуваарилалтын талаархи мэдээллийг олж авах боломжгүй байдаг.

Сүүлийн үед лазерын цацрагийн эрчим хүчний нягтрал эсвэл энергийн тархалтыг хэмжих үнэмлэхүй аргыг боловсруулжээ. Эрчим хүчний нягтрал ба цацрагийн энергийг хэмжихийн тулд тохируулсан жижиг диаметртэй гаралтын диафрагм бүхий өндөр мэдрэмжтэй үнэмлэхүй хэмжих хувиргагчийг ашигладаг. Цацрагийн эрчмийн тархалтыг цацрагийн хөндлөн огтлолын янз бүрийн тогтмол цэгүүдийн нягтыг дараалан хэмжих замаар хэмждэг.

Ийм хэмжилтийн үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн тулд цацрагийн хөндлөн огтлолын дагуу шаардлагатай нарийвчлалыг хангадаг хэмжих хувиргагчаас угсарсан шаардлагатай хэмжээтэй цахилгаан механик сканнерын систем эсвэл матрицыг ашигладаг.

Жишээлбэл, IRE-100 импульсийн лазерын цацрагийн цацрагийн хөндлөн огтлолын энергийн нягтыг хуваарилах автомат тоолуурыг мэддэг. Энэ нь зуун калориметрийн хэмжүүрийн дөрвөлжин матрицыг агуулсан бөгөөд тус бүр нь нэгдсэн хэлхээн дээр хоёрдогч хэмжих хувиргагчаар тоноглогдсон бөгөөд 4.5 10 3-ийн ашиг, 1 мкВ орчим дуу чимээний түвшин бүхий импульсийн дохионы дээд цэгийг илрүүлэх боломжийг олгодог. давтамжийн зурвас 0.003 - 1 Гц . Хадгалах конденсаторыг цахилгаан механик унтраалгаар шалгана. Дижитал вольтметрийг аналог-тоон хувиргагч болгон ашигладаг. Дижитал хэвлэх төхөөрөмж ашиглан бүх зуун суваг дээр тэмдэгтийн утгыг бичих хугацаа 1 минут орчим байна.

Цацрагийн ялгааг хэмжихийн тулд дараахь аргуудыг ихэвчлэн ашигладаг.

• хэсгийн арга;

• цацрагийн хэв маягийг бүртгэх арга;

• фокусын цэгийн арга.

Хамгийн энгийн нь хоёр хэсгийн арга юм (Зураг 11.1 a). Хэрвээ холын бүсэд нэг нэгнээсээ L зайд байрлах хөндлөн огтлолын d 1 d цацрагийн диаметрийг хэмжвэл цацрагийн зөрүүг tgӨ=(d 1 -d)/2L хамаарлаас тодорхойлж болно. Жижиг ялгаа, том зай L хувьд энэ томьёог Ө=d/2L хэлбэрт хялбаршуулна.

Цацрагийн хэв маягийг бүртгэх нь лазерын цацрагийн орон зайн тархалтын талаархи хамгийн бүрэн мэдээллийг авах боломжийг олгодог (Зураг 11.1 б). Цацрагийн хэв маягийг хэмжихийн тулд та алслагдсан бүсэд байрлах фотодиод эсвэл PMT (F) ашиглаж болно, фотокатод нь жижиг диаметртэй нүхтэй диафрагмаар хаалттай байдаг. Фотодиодыг R радиустай дугуй нумын дагуу хөдөлгөснөөр цацрагийн эрчмийн өнцгийн хуваарилалтыг бүртгэнэ. Цацрагийн хэв маягийг мэдсэнээр цацрагийн энерги болон өнцгийн зөрүүг тооцоолох боломжтой.

11.4. Импульсийн цаг хугацааны хэмжилт

Радио инженерийн нэгэн адил оптик импульсийн хэлбэрийг тодорхойлдог гол үзүүлэлтүүд нь импульсийн үргэлжлэх хугацаа, түүнчлэн өсөлт, бууралтын хугацаа юм. Импульсийн үргэлжлэх хугацаа нь цацрагийн эх үүсвэрийн агшин зуурын хүч нь 0.5-р түвшинд харгалзах утгаас давсан цаг юм. Стандарт нь үргэлжлэх хугацааны тайлангийн өөр түвшнийг, жишээлбэл, 0.9 түвшинд барихыг зөвшөөрдөг. Цацрагийн эх үүсвэрийг ашиглах хэд хэдэн тохиолдолд оптик цацрагийн импульсийн энергийн үргэлжлэх хугацааны тухай ойлголтыг ашиглах нь тохиромжтой байдаг бөгөөд энэ нь ижил энерги W эсвэл P max хамгийн их чадалтай тэгш өнцөгт импульсийн үргэлжлэх хугацаа гэж ойлгогддог. хэмжсэн импульсийнх шиг.

Цацрагийн эх үүсвэрийн импульсийн өсөлт ба бууралтын үргэлжлэх хугацааг цацрагийн эх үүсвэрийн агшин зуурын хүч хамгийн их утгаас 0.1÷0.9 түвшинд өөрчлөгдөх хугацааны интервалаар тодорхойлно.

Дээрх тодорхойлолтуудын дагуу хамаарлаас тодорхойлогдсон лазерын импульсийн φ(t) хэлбэрийг хэмждэг.

Φ(t)=p(t)/P max (11.11.1)

Үүнд: р(t) – импульсийн хэлбэрийн агшин зуурын утга;

Р max - үнэмлэхүй нэгжээр илэрхийлсэн түүний хамгийн их утга.

Тиймээс оптик импульсийн хэлбэрийг тодорхойлох нь импульсийн хүчийг харьцангуй (хэвчилсэн) нэгжээр илэрхийлсэн цаг хугацааны явцад өөрчлөх үйл явцыг бүртгэхээс бүрдэнэ. Практикт ихэнх тохиолдолд энэ процедур нь импульсийн чадлын харьцангуй утгуудын цаг хугацааны хамаарлыг туршилтаар тодорхойлох, дараа нь тохирох функцээр ойртуулахад хүргэдэг.

Жишээлбэл, хатуу төлөвт лазерын импульсийн хэлбэр нь хонх хэлбэртэй функцээр наносекундын хугацаанд нэлээд сайн ойролцоо байдаг.

φ(t)=0.5(1 – cos ω t) (11.11.2)

ба пикосекундын мужид – функцээр

φ(t)=(e -αt - e βt)1(t) (11.11.3)

Энд α ба β нь экспоненциал импульсийн зүсэлт ба урд талын эгц байдлыг тодорхойлдог илтгэгч юм.

Хэмжилтийн үр дүнг аналог (аналитик, график гэх мэт) болон салангид (дээжийн дараалал, кодын бүлэг, хүснэгт гэх мэт) хэлбэрээр танилцуулж болох боловч өгөгдсөн нарийвчлалын зэрэгтэй байх ёстой. , аль ч үед дохионы агшин зуурын харьцангуй утгыг тодорхойлох. Импульсийн оптик процессыг цаг хугацаанд нь бүрэн тодорхойлж, тодорхойлдог ийм гаралтын хэмжилтийн мэдээлэл нь хэд хэдэн практик тохиолдлуудад (тодорхой SI-ийн тусгай хэрэглээнээс хамаарч) шаардлагагүй байдаг. Гаралтын мэдээллийг хувь хүний ​​шинж чанар эсвэл параметрийн хэлбэрээр үзүүлэхэд хангалттай.

Радио инженерчлэлд ашигладагтай адил оптик импульс нь дараах үндсэн энерги, цаг хугацааны параметрүүдээр тодорхойлогддог: импульсийн энерги E ба (J); хамгийн их импульсийн хүч P ба max (W); дундаж импульсийн хүч P ба cp (W); импульсийн үргэлжлэх хугацаа τ ба (s); импульсийн урд талын үргэлжлэх хугацаа τ f (s); импульсийн таслах хугацаа τ дундаж (с).

Нэмж дурдахад, оптик импульсийн хэлбэрийг тодорхойлохын тулд радио инженерчлэлд ашигладагтай төстэй нэмэлт параметрүүдийг ашиглаж болно, тухайлбал, хавтгай орой дээрх δ (%), хавтгай оройн δ sp задрал зэрэг (%) %). Оптик импульсийн дээрх параметрүүдийг тодорхойлох далайц-цаг хугацааны хамаарлыг Зураг 11.2-т үзүүлэв.

Хэмжилтийн практикт дээр дурдсан оптик импульсийн параметрүүдийг тодорхойлох нь ихэнх тохиолдолд хэмжсэн импульсийн хэлбэрийг ямар нэгэн байдлаар бүртгэх явдал юм. Мэдэгдэж байгаагаар, техникийн хэрэгжилтийн хувьд хамгийн түгээмэл арга бол хэмжсэн оптик дохиог цахилгаан дохио болгон хувиргах, мэдэгдэж буй радио инженерийн хэрэгслийг ашиглан цаашдын боловсруулалтанд суурилсан арга юм. Энэ арга нь бүхэл бүтэн чадлын утгыг (харьцангуй эсвэл үнэмлэхүй нэгжээр) эсвэл оптик импульсийн параметрүүдийн бие даасан утгыг бүртгэх, хэмжих боломжийг олгодог.

Энэ тохиолдолд хэмжилтийн нарийвчлалыг тодорхойлох хамгийн чухал нөхцлүүдийн нэг бол хэмжсэн дохионы хэлбэрийг хамгийн бага гажуудуулах шаардлага юм. Энэ нь PIP-ийг тэдгээрийн хувиргалтын шугаман шинж чанарын шугаман хэсэгт ашиглах шаардлагыг илэрхийлж байна, өөрөөр хэлбэл. φ(t)=Kр(t) нөхцөлийг өгөгдсөн нарийвчлалтайгаар биелүүлэх үед шугаман горимд ажилладаг хувиргагчид, φ(t) нь хөрвүүлэгчийн гаралтын дохио; р(t) – оролтын оптик нөлөөлөл; K – тогтмол PIP хувиргах коэффициент. Хэрэв энэ нөхцөл хангагдаагүй бол хэмжилтийн үр дүнг боловсруулахдаа нэмэлт залруулга хийх шаардлагатай бөгөөд энэ нь энэ үйл явцыг ихээхэн хүндрүүлдэг.

Оптик импульсийн бие даасан параметрүүдийг хэмжих эсвэл тэдгээрийн хэлбэрийг бүхэлд нь тодорхойлоход зориулагдсан олон төрлийн суурилуулалт, багаж хэрэгсэл, техник хангамжийн системийг тусад нь олноор үйлдвэрлэсэн эсвэл угсарсан төхөөрөмж, төхөөрөмж гэх мэтийг ангилах, нэгтгэх нь хэцүү байдаг. Ийм СИ-ийн бүтэц, тэдгээрт багтсан зангилааны зорилгод шилжих жигд шалгуур байхгүй байна. Доорх нь оптик импульсийн SI хэлбэрүүд болох импульсийн лазерын цацрагийн талаархи хамгийн бүрэн мэдээллийн эх сурвалжийг физик материал гэж үзэх үндсэн дээр ийм SI-ийг ангилах оролдлого хийж байна.

Импульсийн бие даасан параметрүүдийг тодорхойлохдоо хэмжилтийн мэдээллийн нийт эзэлхүүний нэг хэсгийг ашигласан гэж үзэж болох бөгөөд энэ нь ихэвчлэн авч үзэж буй SI-ийн ерөнхий бүтцийг хялбарчлахад хүргэдэг.

Ерөнхийдөө хэмжилтийн мэдээллийг олж авах хэрэгсэл болох SI (оптик импульсийн хэлбэрийн хэмжигч) (OPF) нь доор жагсаасан хэд хэдэн төхөөрөмжөөс бүрдсэн хэмжих систем (Зураг 11.3) хэлбэрээр функциональ байдлаар дүрслэгдэж болно.

Оролтын төхөөрөмж p(t) оптик дохиог цаашид боловсруулахад тохиромжтой хэлбэрт хувиргах зориулалттай.

Бичлэг хийх төхөөрөмж(RU) нь оролтын төхөөрөмжөөс ирж буй завсрын мэдээллийг бүртгэж, цаашдын боловсруулалтанд зориулж хуулбарлах зориулалттай. RU-г хадгалах төхөөрөмж (санах ойн төхөөрөмж) гэж үзэж болох бөгөөд бичлэг хийх, тоглуулах хугацаа нь RU өөрөө болон бүхэл бүтэн хэмжих системийн үйл ажиллагааны зарчим, төрлөөр тодорхойлогддог.

Хөрвүүлэх төхөөрөмжЭнэ нь RU-д бүртгэгдсэн мэдээллийг унших үед цаашид боловсруулах хэрэгцээ, арга замаар тодорхойлогдсон хэлбэрт хөрвүүлэх зорилготой юм.

Мэдээлэл боловсруулах, гаргах төхөөрөмжхэмжилтийн системийн тодорхой зорилгын дагуу өмнөх төхөөрөмжөөс ирсэн мэдээллийг боловсруулах, гаргах, хэмжилтийн гаралтын мэдээллийг хүлээн авах, ашиглахад тохиромжтой хэлбэрээр үзүүлэхэд зориулагдсан. Хэмжилтийн системийг биечлэн хэрэгжүүлэхдээ түүний бие даасан төхөөрөмжүүдийн функцийг нэг нэгж эсвэл төхөөрөмжид нэгтгэж эсвэл оператор хэсэгчлэн гүйцэтгэж болно.

11.3-р зурагт үзүүлсэн бүтцийн диаграммын дагуу IFOI-ийг зохих хувиргалтын аргыг ашиглан дараах байдлаар мэргэшүүлж болно.

1. Оролтын төхөөрөмж дэх хувиргах аргын дагуу:

• p(t) хугацааны туршид хүч чадлын өөрчлөлтийг p(x) координатын аль нэгийн дагуу орон зайд хүч (эрчм)-ийн өөрчлөлт болгон хувиргах, өөрөөр хэлбэл оптик дохиог оптик дохио болгон хувиргах.

• Хоёр төрлийн ийм хувиргалт хийх боломжтой: оптик-механик сканнер (өндөр хурдны камер), электрон-оптик сканнер (фото электрон бичигч - FER гэх мэт).

p(t) хугацааны туршид оптик дохионы чадлын өөрчлөлтийг u(t) цахилгаан дохио болгон хувиргах. Ийм хөрвүүлэлтийг фотоэлектроник, бага инерцийн дулааны болон бусад фотодетектор, төхөөрөмж ашиглан хийж болно.

• 2. Бүртгэлийн аргаар:

• гэрэл зургийн хальсан дээр цацрагийн хүчийг шууд бүртгэх нь оролтын төхөөрөмжид p(t)-аас p(x) хувиргалтыг ашигладаг системүүдийн хувьд ердийн зүйл юм;

• матрицын фотодетектор эсвэл дамжуулагч телевизийн хоолой дээрх цацрагийн хүчийг p(t) бүртгэх;

• оролтын төхөөрөмжид p(t)-ийг u(t) болгон хувиргах системд зориулсан ердийн осциллограф бичлэг.

стробоскопийн бүртгэл.

• 3. Хувиргах төхөөрөмжид завсрын мэдээллийг боловсруулах аргын дагуу:

• p(t)-ыг p(x) руу хувиргах оролтын системд зориулсан ердийн сөрөг фотометр;

• осциллографын дэлгэцээс (осциллограмм) гэрэл зургийн хальсан дээр дүрс бичих;

• санах ой бүхий катодын осциллографийн хоолой, матрицын фотодетектор эсвэл дамжуулагч телевизийн хоолой ашиглан хуваарийн цагийг хувиргах;

стробоскоп бичигч ашиглах үед аналог эсвэл тоон хувиргалт.

• 4. Гаралтын хэмжилтийн мэдээллийг боловсруулах арга, танилцуулах хэлбэрийн дагуу:

• φ(t i) утгын дарааллыг дижитал код болгон хөрвүүлж, санах ойд (цоолбор, соронзон хальс, соронзон бөмбөр, санах ойн бүртгэл гэх мэт) бүртгэх, энэ нь хүлээн авсан хэмжилтийн мэдээллийг дахин дахин гаргах боломжийг олгодог;

• дараалсан утгуудын хүснэгтийг гараар эсвэл автоматаар эмхэтгэх φ(t i);

• Осциллографын дэлгэц дээрх u(t) дохиог нүдээр харж, түүний шинж чанар, параметрүүдийг дэлгэцэн дээрх масштаб, тохируулгын тэмдэглэгээ эсвэл дэлгэц дээрх эдгээр параметрийн заалтыг ашиглан хэмжих боломжийг олгох.

Дээр дурдсанчлан оптик импульсийн хэлбэр нь мэдээлэл сайтай байдаг бөгөөд энэ нь IFOI-ийн гаралтын мэдээллийг цаашид боловсруулах явцад зөвхөн параметрүүдийг төдийгүй бүхэл бүтэн физик процессыг тодорхойлдог шинж чанаруудыг олж авах боломжийг олгодог. Ийм шинж чанарыг олж авах нь IFOI-ийн гаралтын мэдээллийг математик боловсруулахтай салшгүй холбоотой бөгөөд энэ нь түүнийг танилцуулах хэлбэрт тодорхой шаардлага тавьдаг.

Харааны лавлагаа эсвэл аналоги баримтжуулсан гаралт бүхий хэмжих систем нь мэдээллийг шууд математик боловсруулахыг зөвшөөрдөггүй. Төрөл бүрийн тооцоолох төхөөрөмжтэй шууд залгах, түүнчлэн орчин үеийн хэмжих системийн нэг хэсэг болох бусад системүүдтэй хамтран ажиллах боломжийг зөвхөн IFOI нь гаралтын хэмжилтийн мэдээллийн салангид дүрслэлээр хангадаг. Ийм систем нь мэдээжийн хэрэг илүү төвөгтэй бөгөөд үнэтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч хэмжих хэрэгслийн ийм хүндрэл нь хэмжилтийн процедурыг хялбарчлах, автоматжуулалт, системийн хурдыг нэмэгдүүлэх, ихэнх тохиолдолд хэмжилтийн нарийвчлалыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.

Спектрийн хэмжилт нь оптик спектрийн шинжилгээ, долгионы урт, спектрийн өргөнийг хэмжих зэрэг шилэн кабелийн дамжуулах систем дэх хэмжилтийн үндсэн төрлүүдийн нэг юм. Оптик спектрийн шинжилгээ нь долгионы уртаас хамаарсан оптик хүчийг хэмжих явдал бөгөөд WDM технологи хөгжиж байгаатай холбоотойгоор өндөр хурдны шилэн кабелийн дамжуулах систем дэх хэмжилтийн хамгийн чухал төрлүүдийн нэг болж байна. Оптик спектрийг шинжлэх хэрэгцээ нь шилэнд үүсдэг хроматик дисперсээс үүдэлтэй бөгөөд цацрагийн эх үүсвэрийн өргөн хүрээгээр тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь оптик шилэн дагуу тархах үед дамжих импульсийн үргэлжлэх хугацаа нэмэгдэхэд илэрдэг. , энэ нь өндөр хурдны дамжуулах шугамын зурвасын өргөнийг хязгаарладаг.

Зураг 11.4-т оптик спектрийн анализаторын ерөнхий бүдүүвч диаграммыг үзүүлэв. Үүний дагуу судалж буй оптик цацраг хэлбэрийн оролтын дохио нь оптик системээр дамжуулан фотодетектор руу, дараа нь аналог-тоон руу хөрвүүлсний дараа оптик системийн хяналтын систем, өгөгдөл боловсруулах, шинжилгээний үр дүнг харуулах.

Хяналтын системийн функц, өгөгдөл боловсруулах, үр дүнг харуулах, дүн шинжилгээ хийх ажлыг дүрмээр бол компьютер гүйцэтгэдэг бөгөөд хяналт, боловсруулалтын алгоритмыг спектрийн анализаторын оптик системээр тодорхойлдог.

11.5.1. Оптик шүүлтүүр дээр суурилсан оптик спектр анализаторууд

Ерөнхийдөө долгионы уртыг тохируулах боломжтой оптик шүүлтүүрт суурилсан оптик спектр анализаторуудын ажиллах зарчим нь оролтын цацрагийг орон зайн хувьд спектрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд салгаж, дараа нь фотодиодоор дамжуулан харгалзах долгионы уртын хүчин чадалтай пропорциональ цахилгаан гүйдэл болгон хувиргадаг. Сүүлийнх нь одоогийн удирдлагатай хүчдэлийн өсгөгч ашиглан аналог хүчдэл болгон хувиргаж, дараа нь аналог-тоон хувиргалт хийсний дараа тоон хэлбэрт шилждэг. Дараачийн бүх дохионы боловсруулалтыг дижитал байдлаар гүйцэтгэдэг бөгөөд босоо тэнхлэгийн дагуу чадлын утгыг скан хийх хурдаар харуулдаг. Иванов].

Fabry-Perot интерферометр (FPI) дээр суурилсан оптик спектр анализаторууд. Энэ нь цацруулагч давхаргууд бүхий бие биен рүүгээ харсан хоёр хавтгай толин тусгалаас бүрдэх ба тодорхой зайд параллель суурилуулсан байна (Зураг 11.5). Хавтангуудын гаднах гадаргуу дээр туссан цацрагийн хортой нөлөөг арилгахын тулд ялтсуудыг өөрсдөө бага зэрэг шаантаг хэлбэртэй болгодог.

Оптик цацраг түүн дээр унах үед бие биендээ саад болох олон ойсон туяа гарч ирдэг. FPI-ийн гаралтын үед эрчмийн максимум ба минимум бүхий интерференцийн загвар үүсдэг. Ийм системийн дамжуулалтын дээд хэмжээг дараах илэрхийллээр тодорхойлно.

2dn cosq=q л, (11.5.1)

Хаана г - FPI-ийн урт; n - тольны хоорондох орчны хугарлын илтгэгч (цаашид хүлээн зөвшөөрнө n=1 ); q - FPI дахь цацрагийн тусгалын өнцөг; q - бүхэл тоо (Интерференцийн дараалал эсвэл FPI-ийн уртад тохирох цацрагийн долгионы уртын тоо); л - цацрагийн долгионы урт.

Бичлэгийн хавтгай дахь цацрагийн эрчмийн тархалтыг илэрхийлдэг FPI интерференцийн загвар нь орон зайн болон цаг хугацааны аль аль нь байж болно. Эхний тохиолдолд ижил налуу интерференцийн цагирагуудын систем (цагираг бүрийн хувьд q - const). Хоёрдахь тохиолдолд фотодетекторын бүртгэсэн цацраг нь цаг хугацааны явцад урт нь өөрчлөгдөх үед IFP-ээр дамждаг (Зураг 11.6).

Фотоэлектрик бүртгэлийн үед лазерын цацрагийг FPI-д орохоос өмнө нэгтгэдэг. q тэг рүү чиглэдэг), ингэснээр гаралт дээр зөвхөн "тэг" интерференцийн дараалал (төв цэг) ажиглагддаг.

Өндөр серийн дугаартай интерференцийн цагираг (1,2,3...) ажиглагддаггүй.

, (11.5.2)

Хаана Дамжуулсан монохромат цацрагийн эрчмийн тархалтыг (интерферометрийн техник хангамжийн функц) Эйри томъёогоор тодорхойлно. би 0 - цацрагийн цацрагийн эрч хүч; т г =4 - толин тусгалын коэффициент; х л г/

. (11.5.3)

- зэргэлдээх хөндлөнгийн цацраг хоорондын фазын зөрүү. FPI-ийн нарийвчлалыг тодорхойлдог техник хангамжийн функцын хагас өргөн,

. (11.5.4)

FPI-ийн хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг нь зэргэлдээх дамжуулалтын хамгийн дээд хоорондох зайд тохирох тархалтын бүс буюу долгионы уртын интервал юм.

. (11.5.5)

Тархалтын бүс нь хөндлөнгийн дарааллын давхцлаас үүссэн гажуудалгүйгээр шинжлэх боломжтой лазерын спектрийн хамгийн их өргөнийг тодорхойлдог. Бага тусгалтай өнцгийн хувьд

. (11.5.6)

Интерферометрийн нарийвчлал.

Цацраг нь зөвхөн хоёр монохромат бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрддэг гэж үзье. Тэдний долгионы уртын ялгаа аажмаар нэмэгдэж, хэрэв тэдгээр нь эрчмийн хувьд тийм ч их ялгаатай биш бол хэлхээнд эдгээр хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг байгаа нь эцэстээ анзаарагдах болно, учир нь бие биенээсээ шилжсэн максимумын хоёр систем гарч ирнэ. хөндлөнгийн загвар. энэ тохиолдолд бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг интерферометрээр шийддэг гэж хэлдэг.

(11.5.7)

Fabry-Perot интерферометрийг ашиглах үед хэмжсэн долгионы урт

m x ба m e – тооцоогоор тодорхойлогдсон хөндлөнгийн дарааллын бүхэл тоо;

E e ба E x – интерференцийн хэв маягийг тайлж олсон интерференцийн дарааллын бутархай тоо;

n e ба n x нь интерферометр дэх орчны хугарлын индексүүд бөгөөд лавлагаа болон хэмжсэн долгионы уртаас ялгаатай.

Интерференцийн дарааллыг тоо гэж ойлгодог

(11.5.7)

энд n B нь ялтсуудын хоорондох агаарын хугарлын илтгэгч;

D – ойсон гадаргуугийн хоорондох зай;

q - тусгах өнцөг;

j - фазын шилжилт.

Мөр бүрийн хувьд интерференцийн эрэмбийн бутархай хэсгүүдийг дараах томъёоны дагуу p ба q, Dр ба Dq тоотой цагирагуудын диаметрийг хэмжиж олно.

(11.5.8)

Цацрагийн эх үүсвэрийн давтамжийн үнэмлэхүй утгын талаархи мэдээллийг авахын тулд цацрагийн долгионы урт λ-ийг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд хамаарлыг ашигладаг.

Хаана -тай– гэрлийн хурд, цацрагийн давтамжийг тодорхойлох n.

Шууд давтамжийн хэмжилт нь тодорхой хугацааны туршид цахилгаан соронзон хэлбэлзлийн үеийг тоолохыг шаарддаг. Орчин үеийн электрон давтамжийн тоолуур нь лавлагаа кварцын осцилляторын тохируулгыг ашиглан 5 × 10 8 Гц хүртэлх давтамжийг хэмжих боломжийг олгодог. Илүү өндөр давтамжийг хэмжихийн тулд аль нэг нь мэдэгдэж байгаа хоёр осцилляторын давтамжийг хольж, давтамжийн зөрүүг холих замаар үүссэн давтамжийг хэмжихэд үндэслэсэн гетеродины техник шаардлагатай.

Лазерын цацрагийн давтамжийг хэмжих үндсэн суурь нь дараах тэгшитгэл юм.

n X= бүртгэл Өө± n б, (11.5.10)

хаана n X- тодорхойгүй давтамж; n Өө- лавлагаа давтамж;

n б- хэмжсэн цохилтын дохионы давтамж;

l – бүхэл тоо, гармоник тоо.

(11.5.10) хамаарлаас n давтамжийг хэмжих нь тодорхой байна XДор хаяж хоёр нөхцөл хангагдсан байх ёстой: лавлагааны осцилляторын давтамж хангалттай тогтвортой байх ёстой; l-ийн утгыг үнэн зөв хуулбарлах, өөрөөр хэлбэл давтамжийг үржүүлэх процессыг гүйцэтгэх төхөөрөмж шаардлагатай. Энэ тохиолдолд гармоник тоо l нь ихэвчлэн долгионы уртын хэмжилтээс ойролцоогоор давтамжийг олох замаар тодорхойлогддог.

Давтамжийн синтезийн ерөнхий схемийг дараахь харьцаагаар илэрхийлж болно.

n c = mn 1 ± nn 2 ± ln n ± f, (11.5.11)

энд n c нь нийлэгжсэн давтамж, n 1 ба n 2 нь бага давтамжийн генераторын үл мэдэгдэх давтамж; f – давтамжийн зөрүү; m, n, l – бүхэл тоо.

Дифракцийн тор дээр суурилсан спектр анализаторууд .

Шилэн кабельд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг оптик спектр анализаторууд (OSA) нь дифракцийн торыг тохируулж болох оптик шүүлтүүр болгон ашигладаг.

Оптик системийн элементүүдийн багц (оролтын нүх, дифракцийн тор, гаралтын нүх) нь энэ тохиолдолд оролтын оптик цацрагийг янз бүрийн спектрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваах үүрэгтэй бөгөөд дараагийн бичлэг хийх зориулалттай монохроматор гэж нэрлэгддэг спектрийг спектрометр гэж нэрлэдэг. Монохроматорын функциональ ачааллыг харгалзан үүнийг OSA оптик системийг төлөөлдөг тохируулж болох оптик шүүлтүүр гэж үзэж болно.

Монохроматорт дифракцийн сараалж (гадарга дээрээ тогтмол зайтай атираат шугамтай толин тусгал) нь призмээр дамжих үед харагдах гэрлийн үүсгэдэг солонготой адил долгионы уртаар тодорхойлогддог өнцгөөр дифракцийн гэрлийг гаргадаг. 1-2 мкм долгионы урттай долгионы урттай шилний хугарлын илтгэгчийн тархалт, өөрчлөлт нь маш бага байдаг тул харилцаа холбоонд ашигладаг хэт улаан туяанд призм ашиглах нь үр дүнгүй байдаг. Тиймээс OSA нь дифракцийн торыг ашигладаг бөгөөд энэ нь гэрлийг долгионы уртаар илүү сайн тусгаарлах, эсвэл ижилхэн, илүү сайн нягтаршилтай болгодог.

Дифракцийн тор нь дараалсан зайтай зэрэгцээ ангархай (дамжуулагч торны хувьд) эсвэл толин тусгалаас (хүлээн авах сараалжтай тохиолдолд) ижил зайтай байх ба тэдгээрийн хоорондох интервал нь үйл ажиллагааны долгионы уртаар тодорхойлогддог. тодорхой долгионы урттай гэрлийн туяа харгалзах жигд бус нүхээр дамжин өнгөрөхөд л шугамууд ойсон туяанд нөлөөлдөг. Тиймээс торны өнцөг нь OSA-г тохируулах долгионы уртаас хамаардаг ба оролт ба гаралтын нүхнүүд, мөн дифракцийн тор дээрх цацрагийн хэмжээ нь гаралтын дохио болох оптик шүүлтүүрийн спектрийн өргөнийг тодорхойлдог. нь фотодиод руу, дараа нь хэмжилтийн үр дүнг боловсруулах электрон хэлхээнд тэжээгддэг.

Дээр дурдсанчлан дифракцийн сараалж нь долгионы урттай пропорциональ өнцгөөр тусдаг бөгөөд энэ нь сараалжтай гадаргуу дээр гэрэл тусах өнцгийг өөрчилснөөр OSA-г тодорхой оролтын долгионы уртад тохируулах боломжийг олгодог.

Гэрэл нь сараалжны цацруулагч шугамд тусах үед тасалдал бүр нь тодорхой долгионы урттай тохирох өнцгөөр гэрлийг хугалж, бие биетэйгээ синхрончлогдоогүй бага далайцтай хугарсан долгион үүсгэдэг бөгөөд энэ нь үүссэн долгионы параллель фронтод хувь нэмэр оруулдаг. Энэ тохиолдолд хугарсан цацрагийн үр ашгийг түүний гадаргуу дээр ирж буй хүч чадалтай харьцуулахад сараалжтай шугам бүрийн профайлаар тодорхойлно.

Ерөнхий тохиолдолд дифракцийн торны ажиллагааг тусгасан тэгшитгэл нь дараах хэлбэртэй байна.

энд l нь ихэнх OSA-ийн агаар дахь гэрлийн долгионы урт; г- сараалжтай шугамын хоорондох зай, a ба b тус тус, оролт ба гаралтын цацрагийн өнцөг; м- спектрийн бүрэлдэхүүн хэсгийн дарааллыг тодорхойлох бүхэл тоо.

OSA нь ихэвчлэн Литроугийн нөхцөлөөр тодорхойлогддог дифракцийн торны тусгай чиг баримжааг ашигладаг. Энэ тохиолдолд хэмжсэн долгионы уртын цацраг нь цацрагийн эсрэг чиглэлд дифракцийн торноос тусгагдсан бөгөөд сараалжтай тэгшитгэл нь дараахь хэлбэртэй байна.

(11.5.13)

Хугарлын үр дүнд нэг өнцгөөр хавтгай долгион үүсдэг тул зэргэлдээх сараалжтай ховилын цацрагуудын хооронд хөндлөнгийн оролцоо үүсч, хамгийн их утгатай тэнцүү өнцгийн жижиг мужид цацрагийн зөрүү ажиглагдаж байна.

(11.5.14)

Энд Db min - монохромат гэрлийн хугарсан туяа, N - гэрэлтсэн сараалжтай шугамын тоо.

Сүүлчийн илэрхийлэл нь сараалжтай шүүлтүүрийн зурвасын өргөний үндсэн хязгаарлалтыг тусгасан тул гэрэлтүүлсэн торны бүсийн диаметрийг оптик цацрагийн долгионы урттай харьцуулсан харьцаагаар хязгаарлагдах OSA-ийн нарийвчлалыг тодорхойлдог.

бөгөөд радиан/м-ээр хэмжигдэнэ.

Мэдээжийн хэрэг дифракцийн торны тархалт нь долгионы уртаар өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь монохромататорын нарийвчлал буурахад хүргэдэг тул зарим OSA-д энэ нөлөөг засах тусгай төхөөрөмж байдаг.

11.5.2. Автокорреляцийн оптик спектр анализаторууд

Автокорреляцийн оптик спектр анализаторын ажиллах зарчим нь оролтын оптик дохионы автокорреляцийн функцийн Фурье хувиргалт дээр суурилдаг. Эдгээр нь тогтмол ба хувьсах урттай хоёр оптик сувгийг багтаасан Мишельсон интерферометрийн үндсэн дээр бүтээгдсэн бөгөөд тэдгээр нь ихэвчлэн цацраг задлагч, хоёр толь дээр хийгдсэн байдаг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь хөдөлгөөнгүй, нөгөө нь гэрлийн туяа дагуу хөдөлж чаддаг ( Зураг 11.6). Гэрлийн туяа эдгээр сувгаар дамжин өнгөрөхөд интерферометрийн гаралт дээр дохио үүсдэг бөгөөд энэ нь оролтын дохионы хэсэг нь ижил дохионы өөр хэсэгтэй хэсэг хугацаанд саатсаны үр дүнд үүсдэг. Үүнтэй холбогдуулан үүссэн дохио нь оролтын цацрагийн автокорреляцийн функц бөгөөд үүнийг интерферограмм гэж нэрлэдэг бөгөөд дараа нь оролтын дохионы чадлын спектрийг тодорхойлохын тулд Фурье хувиргалтанд өртдөг.

Энэхүү дизайны ачаар Михельсоны интерферометр дээр суурилсан спектр анализаторууд нь бусад интерферометрүүдээс ялгаатай нь когерент долгионы уртыг шууд хэмжих боломжийг олгодог. Жишээлбэл, үүссэн интерферограммын хугацааг нарийн хэмжиж, дараа нь лавлагааны долгионы урттай харьцуулж үзвэл үл мэдэгдэх дохионы долгионы уртыг өндөр нарийвчлалтайгаар тодорхойлж болно. Долгионы уртыг нарийн хэмжих чадвар нь энэ төхөөрөмжийг ижил төстэй зориулалттай бусад төхөөрөмжөөс ялгаж өгдөг.

Энэ зарчмыг хэрэгжүүлэх үед ерөнхий тохиолдолд лазерын цацрагийг нэгтгэж, дараа нь тунгалаг толин тусгалыг ашиглан хоёр цацрагт хуваадаг бөгөөд толин тусгалыг ашиглан өөр өөр зайд чиглүүлж, дараа нь дахин нэгтгэж, фотодетекторт өгдөг. Тунгалаг толин тусгалыг буцаан тусгахын тулд шоо дөрвөлжин гадаргуу дээр хавтгай толин тусгалыг ихэвчлэн ашигладаг (Зураг 11.7), энэ нь лазер диод руу буцаж ирэх дохионы тусгалыг арилгадаг. Цацрагийн туулж буй замын ялгаанаас болж фотодиод дээр ажиллаж буй цахилгаан орон хэсэг хугацаанд t шилжинэ.

Мишельсоны интерферометр нь олон горимт оптик шилэн дэх когерентийн урт ба тархалтыг хэмжихээс гадна цацрагийн спектрийн эрчим хүчний нягтыг хэмжих боломжийг олгодог. Үүнийг хийхийн тулд, дээр дурдсанчлан, интерферограммыг Фурье хувиргалт хийдэг.

Тэд долгионы уртыг тодорхойлохын тулд тохируулж болох зурвасын шүүлтүүр ашигладаггүй тул ийм анализаторыг оролтын дохиог шүүх шаардлагатай програмуудад ашиглах боломжгүй. Нэмж дурдахад, том оролтын дохионы үед оптик хүлээн авагчид үргэлж байдаг буудлагын дуу чимээний улмаас энэ төрлийн анализатор нь сараалжтай OSA-тай харьцуулахад бага динамик мужтай байдаг.

Ерөнхийдөө энэ төрлийн хэмжилт нь цахилгаан ба оптик дохионы хэмжилтийн хослол тул уран зохиолд иж бүрэн судалсан цахилгаан хэмжилтийн талаар ярихгүйгээр энэ хэсэгт оптик шинж чанарыг хэмжих онцлогуудыг авч үзэх бөгөөд энэ нь стандарт журам, багаж хэрэгсэл юм. цахилгаан дохионы параметрүүдийг хэмжихэд ашигладаг.

А. Хагас дамжуулагч лазерын модуляцийн шинж чанарыг хэмжих.Мэдэгдэж байгаагаар лазер модуляцын давтамжийн хариу үйлдэл нь шууд хэвийсэн гүйдлийн утгаас хамаардаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн давтамжийн зурвасын өсөлтөд хүргэдэг бөгөөд энэ нь байгалийн эрч хүчийг тодорхойлдог тайвшрах хэлбэлзлийн шинж чанарын өөрчлөлттэй холбоотой байдаг. лазер давтамжийн модуляцын гүн. Тайвшруулах хэлбэлзэл байгаа нь эргээд лазерын цацрагийн эрчмийг нэмэлт модуляцийг бий болгодог. Тиймээс харилцаа холбоонд ашигладаг лазерын модуляцийн хариу урвалыг хэмжих нь маш чухал ажил юм. Хэмжилтийн өгөгдлийг өндөр нарийвчлалтай гүйцэтгэхийн тулд эхлээд (Зураг 11.8) урьдчилсан шалгалт тохируулга хийх шаардлагатай бөгөөд ингэснээр хэмжих систем дэх модуляцын нөлөөллийг арилгах, мужын эхний болон эцсийн давтамж, хэмжилтийн цэгүүдийн тоог тогтоох, хэмжилтийн хугацаа ба эх үүсвэрийн чадлын түвшин [ном. Иванов].

Шалгалт тохируулгын явцад энэ мэдээллийг дараа нь анализаторын дотоод тохируулгын өгөгдөлтэй хамт ашиглахын тулд хэмжих хэлхээний модуляцын давтамж ба фазын шинж чанарыг тодорхойлдог. Гэрлийн долгионы эх үүсвэр ба хүлээн авагчийн параметрүүдийг үйлдвэрийн шалгалт тохируулгын үед урьдчилан тодорхойлж, анализаторын санах ойд оруулна. Шалгалт тохируулж дууссаны дараа туршилтанд хамрагдаж буй лазерыг цахилгаан болон оптик хэмжилтийн хэлхээний интерфэйсүүдийн хооронд шилжүүлж, тохируулсан гэрлийн долгионы эх үүсвэрийг солино. Энэ тохиолдолд лазерын хазайлтыг өөрчилснөөр давтамжийн модуляцын хамгийн их гүнд хүрэх оновчтой утгыг тодорхойлохын тулд хэд хэдэн хэмжилт хийж болно.

Б. Гадаад модуляторын модуляцийн шинж чанарыг хэмжих. Гадаад модуляторын модуляцийн шинж чанар нь ерөнхийдөө хэвийсэн хүчдэлээс хамаардаг бөгөөд дараах дөрвөн параметрээр тодорхойлогддог.

• шилжүүлгийн функцийн хамгийн дээд цэг дэх алдагдалтай тэнцүү оруулах алдагдал;

• модуляцлах дохионы хамгийн бага ба дээд түвшний хоорондох зөрүү;

• оптик дохионы хамгийн их ба хамгийн бага түвшний харьцаа;

• оптик дохионы эерэг ба сөрөг хагас долгион тэнцүү байх нэрлэсэн хэвийсэн хүчдэл.

Эдгээр нөхцөлд модуляторын нэрлэсэн ажлын цэгээс бага зэрэг хазайсан тохиолдолд модуляцийн шинж чанар нь шугаман байдлаар өөрчлөгддөг гэж үзэж болно. Дараа нь радианаар илэрхийлэгдсэн w давтамжтай синусоид дохионы хувьд I (t) цацрагийн эрчмийг мэдэгдэж буй илэрхийллээр тодорхойлно.

(11.6.1)

хаана I 0 - хамгийн их гэрлийн эрчим;

E(w) – давтамжаас хамааралтай модуляцын үр ашиг;

V p нь модуляцлах дохионы хамгийн бага ба дээд түвшний хоорондох зөрүү юм.

Энэ тохиолдолд модуляцын шинж чанарын ажиллах цэгийг V V хүчдэлийн хэвийх утгыг өөрчлөх замаар тохируулж болно.

Гадаад оптик эрчмийн модуляторуудын модуляцийн хариу урвалыг гэрлийн долгионы бүрэлдэхүүн хэсэг анализатор ашиглан ижил аргаар тодорхойлж болно. Лазерын эх үүсвэрийг ашиглахтай адил. Энэ бол электрон-фотон хэмжилтийн өөр нэг анги бөгөөд эх үүсвэр нь шүүрдэх давтамжийн цахилгаан дохионы генератор бөгөөд гадаад оптик эрчмийн модуляторын модуляцын давтамжийн зурвасын хэмжилтийг лазер модуляцын хэмжилтийн схемийн дагуу гэрлийн долгионы бүрэлдэхүүн анализатор ашиглан гүйцэтгэдэг. дээр хэлэлцсэн. Гэсэн хэдий ч модулятор нь гурван порттой төхөөрөмж бөгөөд хувиргах үр ашиг нь оролтын оптик чадлын түвшнээс хамаардаг, өөрөөр хэлбэл модуляторын хувиргах үр ашиг нь функц байдаг тул эдгээр хэмжилтүүдийн хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа бий. цахилгаан болон оптик оролтын дохионы түвшний.

W/A дахь модуляторын хувиргах харьцааг тодорхойлохын тулд гэрлийн долгионы бүрэлдэхүүн хэсэг анализатор нь модуляцлагдсан хүчийг оролтын модуляцын гүйдлийн функцээр тогтоох ёстой бөгөөд оролтын оптик хүч нэмэгдэхийн хэрээр гаралтын модуляцлагдсан оптик хүч мөн нэмэгддэг тул гэрлийн долгион Анализатор нь мэдрэмжийн илэрхий өсөлтийг хэмжих болно. Энэ нь модуляторын мэдрэмжийн хэмжилт нь зөвхөн хэмжилт хийх үед байсан тодорхой оптик оролтын хүчин чадалд хүчинтэй байдаг бол модуляторын модуляцийн давтамжийн хариу үйлдэл нь ихэвчлэн өргөн хүрээний оптик оролтын чадавхид хүчинтэй байна гэсэн үг юм.

11.7. Оптик дуу чимээний хэмжилт

Оптик хэмжилтийн үед ихэвчлэн тохиолддог дуу чимээний үндсэн төрлүүдийн нэг нь оптик дохиог илрүүлэхээс өмнө байдаг оптик цацрагийн шуугиан юм. Тоон үнэлгээний хувьд дохио ба дуу чимээний харьцаа (SNR) зэрэг үзүүлэлтийн хамт харьцангуй дуу чимээний эрчим (RIN) гэсэн ойлголтыг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд үүнийг [Иванов] гэж тодорхойлдог.

(11.7.1)

Энд (DP 0) 2 нь оптик дохионы спектрийн нягтын эрчмийн хазайлтын язгуур дундаж квадрат утга, P 0 нь оптикийн дундаж хүч юм. Энэ илэрхийллээс харахад практикт дуу чимээний гол эх үүсвэр нь лазерын дуу чимээний эрч хүч байдаг гэрлийн долгион дамжуулах систем дэх хамгийн их хүрч болох SNR-ийг тодорхойлоход ашиглаж болох RIN-ийн утгыг багасгах шаардлагатай байна. Дараах илэрхийлэл нь дохио-шуугиан ба RIN утгуудын хоорондын онолын хамаарлыг харуулж байна [Иванов]

(11.7.2)

энд m - оптик модуляцын гүн;

B - дуу чимээний давтамжийн зурвас.

Дээрх тэгшитгэлийн дүн шинжилгээ нь хангалттай том ажиллах мужид хагас дамжуулагч лазерын RIN нь лазерын хүч нэмэгдэхийн хэрээр буурч, өсгөгчөөр дамжуулан фотодиодтой холбогдсон цахилгаан дохионы анализатор ашиглан хэмждэг болохыг харуулж байна. Энэ тохиолдолд спектрийн анализаторын хэмжилтийн үр дүн нь RIN-ийг тодорхойлох илэрхийлэл дэх олшруулсан цахилгаан үзүүлэлт (DP 0) 2-тай тэнцүү байна. Энэ тохиолдолд тогтмол фото гүйдлийн түвшинг нэгэн зэрэг хянах шаардлагатай бөгөөд квадратын үржвэр нь 50 Ом ба өсгөгчийн олз нь цахилгаан эквивалент (P 0) 2 болно. Энэ нь өсгөгч ба спектрийн анализаторын оролтын эсэргүүцэл нь 50 Ом байна гэж үздэг. Энэ арга нь дундаж оптик дохионы хүчийг хэмжих, дуу чимээний эрчмийн хазайлтыг илрүүлэх боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад оптик спектрийн анализатор нь илэрсэн буудлагын дуу чимээ, дулааны дуу чимээний түвшинг хэмжиж, тэдгээрийн нөлөөг нөхөж, RIN-ийг буудлагын дуу чимээний хязгаараас доогуур хэмжиж чаддаг. RIN-ээс дулааны болон буудлагын дуу чимээг хасвал хэмжилтийн хүрээ ихэвчлэн ойролцоогоор 16 дБ-ээр нэмэгддэг.

Оптик цацрагийн шуугианыг тодорхойлох, харьцуулах өөр нэг арга бол үүнийг тогтмол дохионы хүч болгон хэвийн болгосон 1 Гц давтамжийн зурвас дахь дуу чимээний чадлын харьцаагаар илэрхийлэх явдал юм. Энэ утга нь фотодиод хүрэх ямар ч сулрал эсвэл үнэмлэхүй хүчнээс хамааралгүй болдог тул энэ тайлбар нь ашигтай юм. Давтамжийн зурвас дахь дуу чимээний хэсэгчилсэн хүчийг харьцангуй оптик шуугиан гэж нэрлэдэг бөгөөд дараах байдлаар тодорхойлогддог.

(11.7.3)

Хаана< D i 2 >- 1 Гц давтамжийн зурвас дахь оптик цацрагийн цаг хугацааны дундаж дуу чимээний хүч;

I 0 - цацрагийн дундаж эрчим.

RIN' нь нормчлогдсон параметр тул D i ба I 0 параметрүүд нь илрүүлсэн фото гүйдлийн оптик ялгаралтын эрчим эсвэл бүр хүлээн авагчийн оролтын хүчдэлд хамаарах тохиолдолд энэ илэрхийлэл бас хүчинтэй байна. Практикт RIN'-ийг фото гүйдлийн цаг хугацааны дундаж дуу чимээний хүчийг хэмждэг цахилгаан спектр анализатор ашиглан тодорхойлж болно.< D i 2 >мөн фотодиодын шууд гүйдлийн дундаж утгыг хянадаг амперметр I 0 . Оролтын оптик дохионы бодит оптик дуу чимээний илүү нарийвчлалтай утгыг олж авахын тулд дулааны болон бутархай дуу чимээ болж хувирдаг нөлөөллийг хэмжсэн дуу чимээний хүчнээс хасах хэрэгтэй.

Дуу чимээний эрчмийг хэмжих журам нь хэмжилтийн хүрээ, зурвасын өргөний нягтрал, видео зурвасын өргөн, жишиг түвшин, дуу чимээний тэмдэглэгээний эхлэх, зогсоох давтамжийг тохируулах замаар гэрлийн долгионы дохионы анализаторыг тааруулах явдал юм. Лазерын дуу чимээний бүх спектрийг ажиглахын тулд хэмжилтийн давтамжийн хүрээг аль болох өргөн тохируулах шаардлагатай бол нарийвчлалыг интервалын зуу гаруйны нэг орчимд тохируулах шаардлагатай гэдгийг энд тэмдэглэх нь зүйтэй. хэмжилтийн явцад хангалттай өндөр шүүрдэх хурд . Спектрограмын дундажтай ижил функцийг гүйцэтгэдэг видеоны зурвасын өргөнийг цэвэрлэх хугацааг хангалттай байлгахын тулд хангалттай бага утгатай тохируулсан.

Холбогч эсвэл залгаасуудын тусгал нь лазерын дуу чимээний түвшинд ихээхэн нөлөөлдөг. Арын тусгалын улмаас үүссэн дуу чимээний түвшин нэмэгдэхийн хэрээр ялгаралтын спектрийн холбогдох өөрчлөлтүүд ажиглагдах нь ойлгомжтой. Тиймээс дуу чимээний оргил Df хоорондын давтамжийг ялгахын тулд тэмдэглэгээг ашигласнаар тусгал хоорондын D зайг дараах илэрхийлэлээр тодорхойлж болно.

энд c - вакуум дахь гэрлийн хурд, 3 × 10 8 м/с;

n нь шилний хугарлын илтгэгч, » 1.5-тай тэнцүү.

Тиймээс тусгал холбогч ба лазерын арын нүүрний толины хооронд үүссэн эзэлхүүнтэй оптик резонатор нь лазер диодын дуу чимээг нэмэгдүүлэх боломжтой. Шууд дамжуулагдсан долгион ба лазерын хөндийд туссан долгионы хоорондох хөндлөнгийн оролцоо нь лазерын олзыг шилжүүлж, резонансын сувгийн уртаас хамаарах дуу чимээний спектрийн синусоид хэлбэрийн өөрчлөлтийг үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд туссан хүч нь үүсэх процессын динамик тэнцвэрийг алдагдуулж, ихэвчлэн дуу чимээний эрчмийн далайц, ялангуяа сулрах хэлбэлзлийн давтамжийг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь мөн дуу чимээний спектрийг лазераас тусгал руу гэрлийн туяа дамжуулах нийт хугацаатай урвуу пропорциональ давтамжтайгаар хэлбэлзэхэд хүргэдэг. Дуу чимээ ихсэхээс зайлсхийхийн тулд тусгаарлагчийг ихэвчлэн ашигладаг. Туршилтын судалгааны үр дүнд энэ нөлөөг арилгахын тулд тусгаарлагч нь 30-60 дБ ба түүнээс дээш байх ёстой гэдгийг харуулсан.

Төлөвлөгөө

Лекц 13

1. Хөнгөн цагааны хальсны шинж чанар

2. Металл хальс авах арга

3. IC-д омын контактуудыг бий болгох

IC металлжуулалтын системд дараахь шаардлагыг тавина.

Өндөр дамжуулалт (r< 10 –6 Ом×см);

Si болон SiO 2 аль алинд нь сайн наалддаг;

n- ба p төрлийн цахиуртай өндөр чанартай омик холбоо барих чадвар;

Системийг боловсруулах, ажиллуулах явцад цахиурыг устгадаг хортой металл хоорондын нэгдлүүд эсвэл урвал байхгүй байх;

Тунах, хэвлэх аргуудыг үйлдвэрлэх чадвар;

Металлын электродиффузын эсэргүүцэл;

Гаднах дамжуулагчийг металлжуулсан хэлхээнд холбоход ашигладаг хайлштай металлургийн нийцтэй байдал.

IC-ийг металлжуулах хамгийн тохиромжтой, үйлдвэрлэхэд хялбар, хамгийн хямд материал бол хөнгөн цагаан бөгөөд үүнийг ихэвчлэн вакуумд ууршуулах замаар хэрэглэдэг.

Хөнгөн цагаан хальсны шинж чанар

Хөнгөн цагаан хальсны өвөрмөц шинж чанар нь ууршуулсан материалын цэвэр байдал, вакуум систем дэх даралт, тунадасжилтын хурд, субстратын температур гэх мэт олон нөхцлөөс шалтгаална. Дулаан исэлдсэн цахиур хавтангийн аморф SiO 2 гадаргуу дээр хуримтлагдсан хальс нь тодорхой чиг баримжаатай талстуудын зарим хандлагатай поликристалл. Тунхагласны дараа хальснууд нь толин тусгал мэт гөлгөр гадаргуутай байдаг.

1 мкм зузаантай хөнгөн цагаан хальсны эсэргүүцэл нь ойролцоогоор 3 × 10 -6 Ом × см, өөрөөр хэлбэл. цэвэр хөнгөн цагааны эзэлхүүний эсэргүүцэлээс ердөө 10-20% их. Нэгдсэн хэлхээнд металлжуулах хөнгөн цагаан хальсыг өргөнөөр ашиглах нь дараахь шалтгаанаас үүдэлтэй: их хэмжээний хөнгөн цагааны цахилгаан дамжуулах чанарт ойрхон цахилгаан дамжуулах чанар; вакуум дахь ууршилтын хялбар байдал, ууршуулсан хальсны цэвэр байдал.

Хөнгөн цагаан нь харьцангуй бага ууршилтын температуртай тул вакуум камер ба ууршуулагчаас цацагдсан хальсыг бохирдуулах магадлал өндөр ууршилттай металуудтай харьцуулахад бага байх ёстой.

Цахиур ба исэлд сайн наалдсан нь нэг давхаргат металлжуулалт хийх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн технологийг ихээхэн хялбарчилж, IC-ийн өртөгийг бууруулдаг. Хөнгөн цагаан хальс нь алт, молибден гэх мэт наалдац муутай тул гууждаггүй. Хөнгөн цагаан нь n ба p төрлийн цахиуртай бага эсэргүүцэлтэй контакт үүсгэдэг. Цахиур хавтан дээрх контактууд нь үргэлж байгалийн SiO 2 оксидын давхаргаар хучигдсан байдаг. Хөнгөн цагаан нь өндөр сөрөг чөлөөт энергитэй исэл үүсгэж чаддаг тул SiO 2-тэй урвалд ордог.
Үүний үр дүнд цахиур болон хөнгөн цагааны хооронд бага эсэргүүцэлтэй контакт үүсдэг. Энэ урвалын хурд болон цахиурын хөнгөн цагаанд тархах хурд маш өндөр тул бага эсэргүүцэлтэй контактыг олж авахын тулд дээжийг 550 ° C-ийн температурт хэдхэн минутын турш халаахад хангалттай.

Хөнгөн цагаан нь уян хатан, температурын мөчлөгийн өөрчлөлтөд тэсвэртэй. Тунадасжуулах (120 - 160 ° C) ба задлах (~ 200 ° C) үед субстратын бага температур нь өрөөний температур хүртэл буурах үед TCR-ийн бага зөрүүгээс шалтгаалан бага механик ачаалалтай хальс авах боломжтой болгодог. Хөнгөнцагаан нь агаар мандлын исэлдүүлэх нөлөөнд тэсвэртэй бөгөөд фотолитографийн аргаар хялбархан боловсруулж, IC болон цахиур, SiO 2-д нөлөөлдөггүй шүршигч дэх контакт, холболтын шаардлагатай тохиргоог олж авдаг.

Алт эсвэл хөнгөн цагаан утсыг дулааны шахалтын аргыг ашиглан хальсан дээр нь холбоход хөнгөн цагаан нь хүчтэй контакт үүсгэдэг. Үүнийг цацрагт тэсвэртэй хэлхээнд ашиглаж болно.

Гэсэн хэдий ч, түүний эерэг шинж чанаруудын зэрэгцээ хөнгөн цагаан нь металлжуулалтын хэрэглээг хязгаарладаг олон тооны сул талуудтай байдаг. Үүнд:

Хөнгөн цагаан хальсны зөөлөн байдал, улмаар эвдэрч гэмтэх хялбар байдал;

Бусад металлуудаас бага гүйдлийн нягтралтай үед электродиффузын улмаас хальсан доторх хоосон зай үүсэх;

Хэд хэдэн түвшний металлжилт бүхий системд электродиффуз эсвэл бага температурт хальсыг дахин талстжуулах үед цухуйсан хэсгүүдийн улмаас диэлектрик хальсаар богино холболт үүсэх боломж;

Бусад металлыг нэгэн зэрэг хэрэглэхэд гальваник нөлөөллөөс болж зэврэлт үүсэх;

Бага температурт (өрөөний температур ба түүнээс дээш) SiO 2-тай харилцан үйлчлэлцэх, ялангуяа MIS нэгдсэн хэлхээнд тогтворгүй байдалд хүргэж болзошгүй;

Алттай хэврэг холболт үүсгэх чадвартай бөгөөд энэ нь цахилгаан дамжуулалтыг бууруулж, термокомпрессионоор бэхэлсэн тохиолдолд эвдрэлд хүргэдэг.

Хөнгөн цагаан хальсыг механик гэмтлээс хамгаалах нь бараг л метал дээр диэлектрик давхарга тавих замаар хийгддэг. Энэхүү бүрхүүл нь нэгэн зэрэг ойр зайд байрлах гүйдэл дамжуулагч туузыг зэврэлт, электролитийн болон химийн бодисоос хамгаалах, дамжуулагч туузыг гадны ямар ч тоосонцороор богино холболтоос хамгаалах үүрэгтэй.

Цонхыг диэлектрик (ихэвчлэн SiO 2) дээр сийлбэрлэх үед диэлектрикийн сийлбэрийн хурд нь хөнгөн цагааны сийлбэрийн хурдаас хамаагүй их байх ёстой, эс тэгвээс IC-д орон нутгийн эерэг потенциал байгаа тул хөнгөн цагаан хальс гэмтэж болзошгүй. Алтан давхарга агуулсан системүүдийн хувьд энэ асуудал гардаггүй. Термокомпрессийн гагнуур ашиглан алтан утсыг хөнгөн цагаан хальстай холбох тохиолдолд металл хоорондын нэгдлүүд үүсэх боломжтой бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн найдвартай байдал буурахад хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч харьцангуй бага температур, дунд зэргийн ачаалалтай үед энэ холболтын арга нь нэлээд найдвартай болж хувирдаг. Алт-хөнгөн цагааны интерфэйс дээр металл хоорондын нэгдлүүд үүсэх асуудлыг хөнгөн цагаан хальстай алтны дамжуулагчийг хэт авианы гагнуур ашиглан бүрэн шийддэг. Хөнгөн цагаан-цахиурын контактын давуу талыг хадгалахын зэрэгцээ алтны утсыг хөнгөн цагаантай харилцан үйлчлэлцэхийг арилгахын тулд алт, хөнгөн цагааны хооронд молибден эсвэл тантал зэрэг нэмэлт металл хальсыг ихэвчлэн байрлуулдаг.

Хөнгөн цагаан хальсан дахь цахилгаан тархалт

Цахилгаан тархалтнь өндөр гүйдлийн нягттай үед метал дахь бодис шилжих үзэгдэл юм. IC-ийг металлжуулахад ашигладаг хөнгөн цагаан хальсанд электродиффуз нь хөнгөн цагаан дахь сул орон зайг хуримтлуулж, хоосон зай (нүх) үүссэний улмаас хөнгөн цагаан дамжуулагчийг таслахад хүргэдэг.

Хатуу металл дамжуулагчийн хувьд торны сайт дахь дулааны өдөөгдсөн металл ион дээр хоёр хүч үйлчилдэг: нэг нь дамжуулагч руу цахилгаан орон үйлчлэхэд электрон урсгал руу чиглэнэ, нөгөө нь электрон урсгалын чиглэлд үйлчилдэг ба цахилгааны урсгалын дагуу ажилладаг. мөргөлдөөний үед дамжуулагч электрон ба өдөөгдсөн металл ионуудын хоорондох импульсийн солилцоонд ("цахим салхи").

Электронуудын хамгаалалтын нөлөөгөөр цахилгаан орон ион дээр үйлчлэх хүч маш бага тул “электрон салхи”-ны хүч давамгайлдаг. Үүний үр дүнд электрон урсгалын чиглэлд хоосон орон зайд ирж буй өдөөгдсөн металлын ионууд ойр орчмын ионуудаас илүү хоосон орон зайг дүүргэх магадлал өндөр байдаг. Үүний үр дүнд металлын ионууд дамжуулагчийн эерэг цэнэгтэй төгсгөлд, сул орон зай нь сөрөг төгсгөлд шилждэг. Сул орон зай нь сөрөг туйлд хуримтлагддаг (коагуляци) хоосон зайд, харин эерэг төгсгөлд байгаа ионууд нь талст, сахал, гүвээ үүсгэдэг. Олон тооны хоосон зай нь хөнгөн цагаан хальсан дахь цахилгаан хэлхээг таслахад хүргэдэг. Металл дамжуулагч дээрх гадаргуугийн зураас нь хоосон орон зай шиг ажилладаг бөгөөд дамжуулагчийн гадаргуугийн дагуух хөдөлгөөн нь сөрөг цэнэгтэй төгсгөлийн чиглэлд ажиглагддаг. Тиймээс бодисын солилцооны хурд нь хөнгөн цагаан хальсны бүтцээс хамаарна.

Хүйтэн субстрат дээр вакуумд шингээх замаар олж авсан нарийн ширхэгтэй хөнгөн цагаан хальсанд үр тарианы хилийн дагуу тархалт ба гадаргуугийн тархалт давамгайлдаг. Үүний үр дүнд ийм хальсан дахь идэвхжүүлэх энерги бага бөгөөд 0.48 эВ байна (хөнгөн цагааны өөрөө тархах идэвхжүүлэх энерги нь 1.4 эВ). Халуун субстрат дээр тогтсон нарийн ширхэгтэй бүдүүн ширхэгтэй хальсанд идэвхжүүлэх энерги нь голчлон гадаргуугийн тархалтаар тодорхойлогддог ба 0.84 эВ байна. Энэ нь үр тарианы хил хязгаар буурч, улмаар өөрөө тархах өндөр коэффициенттэй холбоотой юм. Хэрэв бүдүүн ширхэгтэй хальсыг кварцын шилний давхаргаар бүрсэн бол гадаргуугийн тархалт буурч, идэвхжүүлэлтийн энерги 1.2 эВ хүртэл нэмэгддэг, өөрөөр хэлбэл. их хэмжээний хөнгөн цагааны үнэд ойртдог. 275 ° C ба түүнээс дээш температурт эзэлхүүний тархалт нь тарианы хилийн дагуу тархалт ба гадаргуугийн тархалтаас давамгайлдаг тул бүтцийн нөлөөлөл нь ач холбогдолгүй юм. Гэсэн хэдий ч 275 ° C-аас доош температурт IC-ийн бат бөх чанарыг сайтар эрэмбэлэгдсэн, бүдүүн ширхэгтэй хальс ашиглан, ялангуяа шилэн хальсаар бүрсэн бол хэд хэдэн дарааллаар нэмэгдүүлэх боломжтой.

Металл хальс үйлдвэрлэх арга

Нимгэн дамжуулагч хальсанд тавигдах ерөнхий шаардлага нь хальсны жигд зузаан, түүний бүтцийн жигд байдал, субстрат болон бусад материалд найдвартай наалддаг.

Нимгэн хальсыг буулгах үндсэн аргууд нь: шууд бус халаалттай вакуум ууршилт (шүрших); ион-плазмын цацалт; хийн тээвэрлэлтийн урвалыг ашиглан уурын хуримтлал; устөрөгчийн уур амьсгал, термохимийн задралын бууралт. Нэг буюу өөр аргыг сонгох нь хадгалсан материалын шинж чанар, субстратын материал, бүтэц (аморф, поликристал, монокристал) болон хальсны зузаанаас хамаарна.

Хамгийн түгээмэл арга бол вакуум ууршилт юм. Энэ нь олон шаардлагыг хангасан кино авах боломжийг олгодог. Энэ аргын давуу талууд: хуримтлуулах явцад өндөр цэвэршилттэй тул киноны шинж чанарыг хангалттай давтах; субстрат дээр сайн наалддаг, ялангуяа субстратыг халаах үед; тунадасжуулах явцад хэд хэдэн мономолекулын давхаргын нарийвчлалтайгаар хальсны зузааныг хянах чадвар. Энэ арга нь янз бүрийн зориулалттай хальсыг нэг суурилуулалт, нэг технологийн мөчлөгт ашиглах боломжийг олгодог. Вакуум аргын сул тал нь дулааныг зайлуулах асуудал, тоног төхөөрөмжийг хөргөх хэрэгцээ, хальсыг сайн наалдуулахын тулд суурь давхаргад буулгахаас өмнө цэвэрлэхэд хүндрэлтэй байдаг.

Галд тэсвэртэй металлын хальс (Ta, W, Mo гэх мэт) нь ион-плазм (катод) цацах замаар хуримтлагдаж болно. Идэвхтэй хийн агаар мандалд (O 2, N 2 гэх мэт) диэлектрик хальс (металл исэл, нитрид) нь харгалзах металлыг шүрших замаар үүсгэж болох боловч энэ тохиолдолд үлдэгдэл хий шингээхээс урьдчилан сэргийлэхэд хэцүү байдаг. хийн даралт харьцангуй өндөр (10 – 2 - 10 – 1 мм м.у.) зэргээс болж үүсэх явцад хальс.

Уурын хуримтлал нь өндөр чанартай хальс авах боломжийг олгодог боловч энэ арга нь түүний гадаргуу дээр цахиур эсвэл диэлектрик хальстай харилцан үйлчлэх хүчтэй түрэмгий орчин байхыг шаарддаг. Үүний үр дүнд металлын уурын хуримтлалыг бараг ашигладаггүй.

Одоогийн байдлаар металл хальсыг хуримтлуулах хамгийн өргөн хэрэглэгддэг арга бол магнетрон цацах систем буюу плазм үүсгэх төхөөрөмж ашиглан ион-плазмаар цацах арга юм.

Магнетрон цацах арга нь ажлын хийн иончлолын үр ашиг, улмаар сийвэнгийн нягтыг нэмэгдүүлэхийн тулд хөндлөн соронзон болон цахилгаан талбайг ашигладаг.

Магнетрон нь хоёр электродын систем бөгөөд цацагдсан материал нь катод юм. Хоёр үндсэн электродын системийг ихэвчлэн ашигладаг: цагираг (конус хэлбэрийн) катодтой, S-буу (Зураг 5.1, а) ба хавтгай (Зураг 5.1, б). Бүх тохиолдолд соронзон орны шугамууд нь цахилгаан талбайн шугамтай перпендикуляр бөгөөд катодын гадаргуугаар дамждаг. Энэ тохиолдолд катодын гадаргуугийн хүссэн хэсэгт байрлах нягт нам даралтын плазм үүсдэг бөгөөд үүнээс шүрших ажлыг гүйцэтгэдэг. Конус хэлбэрийн магнетрон ашиглах үед цацах хурд нь шүршигч материалын цацрагийн чиглэл ба субстратын норм хоорондын өнцгийн косинустай пропорциональ байна. Энэ аргын бүтээмжийг нэмэгдүүлэхийн тулд шүршигч материалын эх үүсвэртэй харьцуулахад субстратуудыг байрлуулах гаригийн системийг ашиглаж болно. Хавтгай магнетронд вафель нь магнетроны урд талын хавтгай дээр байрладаг бөгөөд эх үүсвэр нь хувьсах хэмжээстэй байж болох тул төхөөрөмжийн бүтээмжийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой.

Магнетрон цацалтыг ашиглах нь металыг өндөр хурдтайгаар буулгах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч магнетроны эх үүсвэрийн хүчдэл нь электрон цацрагийн төхөөрөмжөөс бага байдаг тул тэдгээр нь нэвтлэх цацраг бага үүсгэдэг. Тунадасжилтын хурдыг эх үүсвэр ба субстратын хоорондох зайгаар хянах боломжтой бөгөөд хөнгөн цагаан эсвэл түүний хайлшийг хуримтлуулах үед 1 мкм/мин хүрнэ.

Магнетрон төрлийн суурилуулалт нь ихэвчлэн заасан програмын дагуу ажилладаг микропроцессорын хяналтын системээр тоноглогдсон байдаг. Хяналтын системүүд нь програмыг тохируулах, дахин програмчлах, үйл явцын параметрүүдийг өөрчлөх, мөн тодорхой суурилуулалтыг том хяналтын цогцолборуудтай холбох боломжийг олгодог. Технологийн үйл явцын үндсэн параметрүүдийг зохицуулдаг: камерыг шахах, ажлын хий шахах, дэвсгэрийг халаах, субстратын гадаргууг ионоор цэвэрлэх, шүрших үйл явцын үйл ажиллагааны цаг хугацааны шинж чанар; түүнчлэн магнетроны хүч; субстраттай тойруулалтын хөдөлгөөний хурд. Хавтанг ачих, буулгах ажлыг оператор эсвэл (зарим төхөөрөмжид) автоматаар хийж болно. Түүнчлэн шүрших явцад тогтоосон болон одоогийн параметрийн утгыг дэлгэцийн дэлгэц ашиглан хянах боломжтой.

Металлыг ууршуулах магнетрон системийг үйлдвэрлэх, ажиллуулахад вакуум-дулааны системээс хамаагүй хэцүү боловч орчин үеийн үйлдвэрлэлийн нөхцөлд тэдгээр нь хамгийн дэвшилтэт систем бөгөөд металл нимгэн хальсыг буулгахад шаардлагатай чанар, гүйцэтгэлийг хангадаг.

IC-д омик контактуудыг бий болгох

IC дахь контактуудын гол зорилго нь нэг буюу өөр газар цахилгаан гүйдэл хангах явдал юм.

Хавтгай IC-ийн хувьд орон нутгийн контактууд (Зураг 5.2, а) болон өргөн хүрээтэй контактууд (Зураг 5.2, б) хоёуланг нь ашигладаг бөгөөд диэлектрик бүрээсийн гадаргуу хүртэл үргэлжилдэг - цахиурын давхар исэл, цахиурын нитрид гэх мэт. Нийтлэг контактууд нь хавтгай IC-ийн маш том давуу тал бөгөөд тэдгээр нь зүү холбогдсон газрыг төхөөрөмжийн идэвхтэй бүсээс салгаж, улмаар түүний хэмжээ болон түүнд үзүүлэх хор хөнөөлийг эрс багасгадаг.

Контактуудын үндсэн чанарууд - тогтоосон цахилгаан параметрүүд ба механик бат бөх чанарыг хангах нь хэлхээний ашиглалтын нөхцөл өргөн хүрээний өөрчлөлтөд IC-ийн ашиглалтын бүх хугацаанд хадгалагдах ёстой. Хагас дамжуулагч төхөөрөмж эсвэл IC-ийн хэвийн ажиллагааг хангахын тулд түүний контактууд дараах шаардлагыг хангасан байх ёстой.

Залруулахгүй байх, өөрөөр хэлбэл. урсах гүйдлийн чиглэл өөрчлөгдөх үед контактын эсэргүүцэл өөрчлөгдөхгүй байх ёстой бөгөөд тарилга хийх ёсгүй;

Урсдаг гүйдлийн хэмжээнээс эсэргүүцлийн шугаман хамааралтай байх;

Гадаргуутай параллель чиглэлд, ялангуяа терминал нь контактын жижиг хэсэгт холбогдсон бол хамгийн бага эсэргүүцэлтэй байх;

Өндөр дулаан дамжуулалттай байх ба цахиур, хар тугалга эсвэл орон сууцны материалтай ойролцоо дулааны тэлэлтийн коэффициенттэй байх;

Цахиур, хар тугалгатай материалаар металлургийн тогтвортой системийг хангах, энэ нөхцөл нь давхаргын харилцан үйлчлэлийг хэлнэ;

Холбоо барих металл нь цахиурт хангалттай сайн наалддаг байх ёстой бөгөөд нийтлэг контактуудын хувьд диэлектрик бүрээстэй байх ёстой;

Диэлектрик бүрээстэй химийн харилцан үйлчлэлцэхгүй байх;

Фотолитографаар хангах;

Холбоо барих металлын цахиур руу тархах гүн нь хамгийн бага байх ёстой.

Бага эсэргүүцэлтэй тарилгын бус контактыг бий болгохын тулд металл j ба цахиурын j-ийн цахилгаан химийн потенциалууд хоорондоо таарч байх шаардлагатай. Сби болзлыг хангасан: j met< jСби төлөө Сби n-төрөл; ба j уулзсан > j С p төрлийн Si-д зориулсан i. Гэсэн хэдий ч ийм контактууд нь шугаман бус гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанартай байдаг, тэдгээрийн эсэргүүцэл нь хэрэглэсэн хүчдэл ба урсгалын гүйдлийн хэмжээнээс хамаарна.

Хагас дамжуулагчийг контактын дор нэмэлт допинг хийх замаар үүнээс зайлсхийх боломжтой, жишээлбэл, n төрлийн цахиурт тархалтаар нимгэн n + төрлийн бүс үүсдэг. n – - ба хооронд
n + -бүс нутагт ионжуулсан доноруудын концентрацийн зөрүүтэй пропорциональ контактын потенциалын зөрүү үүсдэг. Энэ боломжит зөрүүг гаднаас хэрэглэсэн хүчдэлээр өөрчлөх нь маш хэцүү байдаг: хүчдэлийн аливаа туйлшралын хувьд зөвхөн үндсэн дамжуулагчийн урсгал өөрчлөгдөнө. Энэ нь контактын шинж чанарын шугаман байдлыг баталгаажуулдаг. Шугаман тарилгын бус контакт нь ихэвчлэн контакт эсвэл шилжилтийн эсэргүүцэлээр тодорхойлогддог r k. Энэ эсэргүүцлийн хэмжээ нь голчлон металлын төрөл, хагас дамжуулагчийн төрөл, эсэргүүцэлээс хамаарна

Бага хольцтой хагас дамжуулагчийн хувьд дараахь тэгшитгэлийг ашиглаж болно.

Энд A * = 4pem * k 2 / h 3 - Ричардсон тогтмол (e - электрон цэнэг;
k нь Больцманы тогтмол; m * - цэнэгийн тээвэрлэгчдийн үр дүнтэй масс;
h - Планкийн тогтмол); j B нь металл-хагас дамжуулагч саадын өндөр. Энэ тохиолдолд хаалтаар дамжих термионы ялгаралт давамгайлж байгаа тул контактын эсэргүүцэл бага байх нь хаалтын өндөрийг шаарддаг. Бохирдлын агууламж 10 17 см-3-аас бага байвал r k нь допингийн түвшингээс хамаардаггүй. Өндөр хольцын концентрацитай үед хагас дамжуулагч туузны хүчтэй гулзайлтын улмаас саадны өргөн багасч, хаалтаар дамжин өнгөрөх хонгил нь контакт дахь гүйдлийн урсгалд гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ тохиолдолд контактын эсэргүүцлийг дараах байдлаар илэрхийлж болно

,

Энд e S нь цахиурын диэлектрик тогтмол; N D нь хагас дамжуулагч дахь хольцын концентраци юм. Концентраци 10 19 см–3-аас дээш өсөхөд r k хурдан буурдаг. Хүснэгт 5.1-д хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг контакт материалын j V утгыг үзүүлэв.

Хүснэгт 5.1

Металл-цахиурын хаалтын өндөр, V

Цахилгаан станцын эрчим хүчний хэрэглээний шинж чанарыг цехийн доторх нэгжүүдийн үйл ажиллагааны тодорхой хослолд тохирсон цехүүдийн эрчим хүчний шинж чанар, станцын тодорхой техникийн хамгийн бага ба хамгийн их ачааллыг дагаж мөрдөх нөхцөлд барьж байгуулдаг.

Тооцоолол нь эрчим хүчний балансын арга дээр суурилдаг, i.e. өмнөх шатны ашигтай хүч ба дараагийн шатны нийлүүлсэн чадлын тэгш байдал.

Цахилгаан станцын ашиглалтын үр ашгийг бүхэлд нь станцын цэвэр эрчим хүчний шинж чанарт үндэслэн үнэлдэг бөгөөд энэ нь өөрийн хэрэгцээнд зориулж эрчим хүчний зарцуулалтыг харгалзан үздэг.

Цахилгаан станцын шинж чанаруудыг цехүүдийн шинж чанаруудыг нэгтгэх замаар бүтээдэг.

БА Дэлгүүрийн бүх шинж чанарыг графикаар дүрсэлсэн бол станцын шинж чанарыг бий болгох боломжтой. Энэ шинж чанарыг бий болгохдоо бүх шинж чанаруудын эвдрэлийн цэгүүдийг заавал тодорхойлсон байдаг тул үүнийг бүтээх нь илүү тохиромжтой.
Дэлгүүрийн шинж чанарыг таслах цэгээс эхэлнэ.

Цахилгаан станцын урсацын шинж чанарын график дүрслэлийг зөвхөн тодорхой багц төхөөрөмжид ашиглаж болно.

Бодит үйл ажиллагааны нөхцөлд үйлдвэрлэлийн үе шат бүрт ажиллаж буй тоног төхөөрөмжийн найрлага тогтмол байдаггүй. Үүнээс гадна үйл ажиллагааны нөхцөл өөрчлөгддөг (түлшний чанар, вакуум түвшин гэх мэт).

Онлайнаар цагийн хуваарьтай ажиллах нь хэцүү байдаг. Тиймээс тэд энэ шинж чанарыг бий болгох алгоритмыг ашиглаж, тохирох программуудыг боловсруулж, хувийн компьютер дээр ашигладаг.

Дулааны ачааллын хувьсах горимтой дулааны цахилгаан станцын эрчим хүчний шинж чанарыг бий болгох нь бүр ч төвөгтэй болж байна. Энэ тохиолдолд дулааны ачааллын дараалсан утгын шинж чанарын гэр бүлийг бий болгох шаардлагатай.

Усан цахилгаан станцын эрчим хүчний шинж чанар.

Усан цахилгаан станцуудын үйл ажиллагааг тодорхойлохын тулд хэд хэдэн төрлийн эрчим хүчний шинж чанарыг шинжилдэг.

Н - тогтмол усны урсгал дахь даралт

Бүлгийн шинж чанар.

Усан цахилгаан станцуудад ихэвчлэн ижил төстэй нэгжүүдийг (ижил урсацын шинж чанартай) суурилуулдаг. Тиймээс усан цахилгаан станцын нэгжийн бүлгийн шинж чанарыг бие даасан шинж чанаруудын ординатуудыг нэмэх замаар бүтээдэг.

Эдийн засгийн оновчлол

эрчим хүчний системийн ажиллах горимууд.

Цахилгаан станцууд хамтран ажиллах үед эрчим хүчний системд хамгийн их үр ашигт хүрэх зорилго оршино. Үүнийг хийхийн тулд эрчим хүчний системийн нийт ачааллыг цахилгаан станцуудын хооронд хамгийн бага харьцангуй өсөлтөөр (хэрэв шинж чанар нь шугаман бол), эсвэл харьцангуй өсөлтийн тэгш байдлын дагуу (хэрэв шинж чанар нь муруй байвал) хуваарилдаг.

Шийдвэрлэх хоёр арга байж болно: график болон хүснэгт.

Хэрэв шинж чанарууд нь муруй хэлбэртэй байвал ачааллыг харьцангуй өсөлтийн тэгш байдлын зарчмын дагуу хуваарилдаг.

Хүснэгтийн арга.

Эрчим хүчний системд таван цахилгаан станц бий.

Хэрэв ачаалал хооронд байвал
Диспетчер аль станц нэмэлт ачааллыг авч болохыг хардаг.

Харьцангуй өсөлтийн утгыг мэдэхийн тулд эрчим хүчний системийн эрчим хүчний хэрэглээний шинж чанарыг график эсвэл хүснэгт хэлбэрээр гаргаж авах боломжтой.

Эрчим хүчний системийн эрчим хүчний хэрэглээний шинж чанарыг ашиглах нь хэд хэдэн хязгаарлалттай байдаг.

Цахилгаан станцуудын хооронд ачааллыг хуваарилахдаа харьцангуй өсөлтийн хэмжээ төдийгүй шатахууны үнийг харгалзан үзэх шаардлагатай.

станц бүрт хэрэглэдэг. Ачааллыг хамгийн бага хэмжээгээр биш хуваарилах шаардлагатай , болон by .
тэдгээр. зардлын түлшний бүрэлдэхүүн хэсгийн бага зэрэг тэгш байдлын дагуу (
).

2. Түлш, эрчим хүчний тэнцвэрт байдлыг харгалзан үзэх шаардлагатай бөгөөд үүний дагуу станц тодорхой хугацаанд нэг буюу өөр төрлийн түлшийг (холбогдох хийн шаталт, хуучин нөөцөөс хүрэн нүүрс шатаах, кокс зуухны хий гэх мэт)

3. Эрчим хүчний системд дулааны цахилгаан станцтай хамт усан цахилгаан станц байгааг харгалзан үзэх шаардлагатай.

Энэ тохиолдолд усан цахилгаан станцын түлшний хэмнэлтийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн

– дурын нэгжийн дагуу усан цахилгаан станцуудын харьцангуй өсөлт. түлш.

- Цаг уурчид ирэх оны нэгдүгээр сард өгдөг.

4. Хэрэглэгчдэд үзүүлэх нөлөөг харгалзан үзэх шаардлагатай, i.e. дамжуулах эрчим хүчний кВт тутамд сүлжээн дэх харьцангуй алдагдлын өсөлт.

- харьцангуй алдагдал.

5. Реактив ачааллын алдагдлын хамрах хүрээг харгалзан үзэх шаардлагатай. Энэ зорилгоор хэрэглэгчдэд эсвэл станцын генераторуудад нөхөн олговор олгох төхөөрөмжийг ашигладаг. Реактив ачааллыг хамгийн их харьцангуй өсөлтийн дагуу хуваарилдаг, өөрөөр хэлбэл. бага бүтээмжтэй төхөөрөмжтэй болон реактив ачааллын төвд байрлах станцуудыг эхлээд ачаална.

6. Нэг эрчим хүчний системээс нөгөөд шилжих цахилгаан, эрчим хүчний урсгалыг харгалзан үзэх шаардлагатай.

I – эрчим хүч, эрчим хүч илүү хэмнэлттэй эрчим хүчний системээс үр ашиг багатай систем рүү урсах үед эрчим хүчний харилцан холболтыг бүхэлд нь хэмнэнэ (ялгаанаас үүдэлтэй үр нөлөө)
).

II - дамжуулах явцад үүсэх нэмэлт алдагдал. Урсгалын эдийн засгийн үр ашгийг бууруулах.

III – үүссэн муруй.

Цаг хугацаа өнгөрөхөд
нэмэгдэх ба
– буурах (үр ашиг багатай нэгжүүдийг унтраах).