Применение визуальной лазерной системы посадки для повышения категорийности аэропорта
Анализ использования светодиодов и оптических квантовых генераторов. Категории метеоминимумов и схемы построения Alpa-Ata и Calvert. Расчёты мощности лазерных излучателей посадочной системы при работе в реальных условиях аэродромов категории "Г".
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.03.2013 |
| Размер файла | 3,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
3.3 Примеры конструкции светодиодов
Вышеперечисленные пункты относились в основном к конструктивным особенностям непосредственно тела свечения. Рассмотрим теперь пути изменения КСС при помощи внешней (надкристальной) оптики.
Пример конструкции СИД с характерными размерами дан на рис. С. Активная область свечения имеет площадь порядка 1мм2. Полимерный купол СИД представляет собой линзу, назначение которой - обеспечение требуемой диаграммы направленности свечения и механическая защита кристалла-излучателя. Кроме того, в полимере могут быть диспергированы зёрна люминофора, изменяющего цвет свечения. Так, например, если к собственному голубому излучению полупроводникового кристалла добавить жёлто-зелёную линии спектра люминофора, то возможно получить СИД белого свечения. Концентрация люминофора или его состав может изменяться, удовлетворяя, таким образом, требованию на цвет излучения СИД.
Конструкция мощных светодиодных осветителей (рис.9) создавалась на основе ножки с увеличенным теплоотводом за счет наваренной медной пластины. Полимерный корпус (показатель преломления n = 1,55) содержит полусферическую линзу диаметром 18 мм. Для сбора и преобразования бокового излучения кристаллов используется отражатель, согласованный по размерам с полимерной линзой. Отношение высоты полимерной линзы над кристаллами S к радиусу полимерной линзы R в сочетании с действием отражателя определяют полуширину пространственного распределения силы света.
Светодиодные осветители (СО) могут содержать либо 1 кристалл, либо 3 кристалла, соединенные последовательно, либо 4 кристалла, соединенные последовательно или параллельно. Типичные пространственные распределения таких осветителей представлены на рис.10
светодиод квантовый генератор лазерный
Из рисунка видно, что увеличение количества кристаллов приводит к уширению КСС и, естественно, к увеличению светового потока.
Широкие КСС применимы в элементах общего освещения, когда необходимо, чтобы возможно больший поток попадал на как можно большую площадь. Наоборот, узкие КСС применяются в источниках мононаправленного излучения: оптические дальномеры и указатели, источники информации ВОЛС (волоконно-оптических линий связи). Как правило, осветительные приборы на СИД представляют собой "кассету" из нескольких диодов (рис.10), в то время как СИД для ВОЛС, генераторы опорного напряжения оптикоэлектронных систем, оптопары представляют собой единичные элементы.
Кроме формирования определенной КСС, необходимо минимизировать потери светового потока. Для этого в конструкции предусматривается линзовый или зеркально-линзовый оптический элемент (ОЭ), как указывалось выше, из полимерного материала, одновременно увеличивающий квантовый выход излучения и служащий механической защитой излучающего кристалла.
В системах, передающих энергию на большие расстояния (до нескольких км), уменьшение угла рассеяния имеет решающее значение (уменьшение размытия информационного импульса). Проектирование ОЭ, обеспечивающих малые углы, представляет некоторое затруднение. Это, в первую очередь, связано с тем, что источником излучения является поверхность кристалла диаметром около 1 мм. Поток излучения сосредоточен в полусфере и его распределение может иметь случайный характер. Иногда максимум энергии сосредоточен в боковых зонах.
Можно проанализировать различные варианты оптических схем, потенциально пригодных для использования совместно с СИД, и сформулировать следующие требования к ОЭ:
1. ОЭ должен перераспределять излучение СИД, направленное в полусферу, в заданном угле.
2. Угол расходимости излучения должен быть минимальным.
3. Потери излучения в ОЭ (за счет поглощения и рассеяния) должны быть минимальными.
4. ОЭ должен позволять осуществлять теплообмен.
5. Конструкция ОЭ должна быть достаточно простой и технологичной.
Основные типы и параметры светодиодов приведены в таблице 3:
Таблица 3 Основные параметры светоизлучающих диодов
Из-за существенной ограниченности пространства, непосредственно прилегающего к телу свечения (p-n - переходу), возникают проблемы с установкой ОЭ вблизи посадочного места кристалла (один из вариантов - направляющий отражатель в виде усечённого конуса (элемент 2 на рис.9). Поэтому основная работа по приданию КСС СИД параметров, близких к требуемым, ведётся в направлении создания миниатюрных линз и отражателей (компаунд-линза с зеркалированными участками), совмещённых с корпусом СИД и приданию определённых свойств полимерному компаунду (введение люминофора, являющегося одновременно рассеивателем для уширения и усреднения по пространству КСС).
Решение проблемы конструирования направляющих отражателей в лучевом приближении укладывается в рамки геометрической оптики. Основная проблема в этой области - отработка технологии изготовления: придание небольшим по размерам линзе-компаунду и прилегающему отражателю заданной чистоты поверхности, нанесение отражающих металлизированных участков поверхности. При этом СИД не должен потерять одного из своих существенных достоинств - невысокой стоимости.
Решение вопроса о влиянии на КСС компаунда с введёнными в него частицами должен решаться с позиций рассмотрения процесса переноса излучения в мутной (рассеивающей и поглощающей) среде.
3.4 Аналитический обзор типов лазеров
3.4.1 Особенности лазерного излучения
Одним из самых замечательных достижений физики второй половины двадцатого века было открытие физических явлений, послуживших основой для создания удивительного прибора оптического квантового генератора, или лазера.
Лазер представляет собой источник монохроматического когерентного света с высокой направленностью светового луча. Само слово "лазер" составлено из первых букв английского словосочетания, означающего "усиление света в результате вынужденного излучения".
Действительно, основной физический процесс, определяющий действие лазера, - это вынужденное испускание излучения. Оно происходит при взаимодействии фотона с возбужденным атомом при точном совпадении энергии фотона с энергией возбуждения атома (или молекулы)
В результате этого взаимодействия атом переходит в невозбужденное состояние, а избыток энергии излучается в виде нового фотона с точно такой же энергией, направлением распространения и поляризацией, как и у первичного фотона. Таким образом, следствием данного процесса является наличие уже двух абсолютно идентичных фотонов. При дальнейшем взаимодействии этих фотонов с возбужденными атомами, аналогичными первому атому, может возникнуть "цепная реакция" размножения одинаковых фотонов, "летящих" абсолютно точно в одном направлении, что приведет к появлению узконаправленного светового луча. Для возникновения лавины идентичных фотонов необходима среда, в которой возбужденных атомов было бы больше, чем невозбужденных, поскольку при взаимодействии фотонов с невозбужденными атомами происходило бы поглощение фотонов. Такая среда называется средой с инверсной населенностью уровней энергии.
Итак, кроме вынужденного испускания фотонов возбужденными атомами происходят также процесс самопроизвольного, спонтанного испускания фотонов при переходе возбужденными атомами в невозбужденное состояние и процесс поглощения фотонов при переходе атомов из невозбужденного состояния в возбужденное. Эти три процесса, сопровождающие переходы атомов в возбужденные состояния и обратно, были постулированы А. Эйнштейном в 1916.
Если число возбужденных атомов велико и существует инверсная выделенность уровней (в верхнем, возбужденном состоянии атомов больше, чем в нижнем, невозбужденном), то первый же фотон, родившийся в результате спонтанного излучения, вызовет всенарастающую лавину появления идентичных фотонов. Произойдет усиление спонтанного излучения.
На возможность усиления света в среде с инверсной населенностью за счет вынужденного испускания впервые указал в 1939 г. советский физик В.А. Фабрикант, предложивший создавать инверсную населенность в электрическом разряде в газе.
При одновременном рождении (принципиально это возможно) большого числа спонтанно испущенных фотонов возникнет большое число лавин, каждая из которых будет распространяться в своем направлении, заданном первоначальным фотоном соответствующей лавины. В результате мы получим потоки квантов света, но не сможем получить ни направленного луча, ни высокой монохроматичности, так как каждая лавина инициировалась собственным первоначальным фотоном. Для того чтобы среду с инверсной населенностью можно было использовать для генерации лазерного луча, т. е. направленного луча с высокой монохроматичностью, необходимо "снимать" инверсную населенность с помощью первичных фотонов, уже обладающих одной и той же энергией, совпадающей с энергией данного перехода в атоме. В этом случае мы будем иметь лазерный усилитель света.
Существует, однако, и другой вариант получения лазерного луча, связанный с использованием системы обратной связи. Спонтанно родившиеся фотоны, направление распространения которых не перпендикулярно плоскости зеркал, создадут лавины фотонов, выходящие за пределы среды. В то же время фотоны, направление распространения которых перпендикулярно плоскости зеркал, создадут лавины, многократно усиливающиеся в среде вследствие многократного отражения от зеркал. Если одно из зеркал будет обладать небольшим пропусканием, то через него будет выходить направленный поток фотонов перпендикулярно плоскости зеркал. При правильно подобранном пропускании зеркал, точной их настройке относительно друг друга и относительно продольной оси среды с инверсной населенностью обратная связь может оказаться настолько эффективной, что излучением "вбок" можно будет полностью пренебречь по сравнению с излучением, выходящим через зеркала. На практике это, действительно, удается сделать. Такую схему обратной связи называют оптическим резонатором, и именно этот тип резонатора используют в большинстве существующих лазеров.
В 1955 г. одновременно и независимо Н.Г. Басовым и A.M. Прохоровым в СССР и Ч. Таунсом в США был предложен принцип создания первого в мире генератора квантов электромагнитного излучения на среде с инверсной населенностью, в котором вынужденное испускание в результате использования обратной связи приводило к генерации чрезвычайно монохроматического излучения.
Спустя несколько лет, в I960 г., американским физиком Т. Мейманом был создан первый действующий квантовый генератор оптического диапазона - лазер, в котором обратная связь осуществлялась с помощью описанного выше оптического резонатора, а инверсная населенность возбуждалась в кристаллах рубина, облучаемых излучением ксеноновои лампы-вспышки. Рубиновый кристалл представляет собой кристалл оксида алюминия AL203 с небольшой добавкой = 0,05% хрома. При добавлении атомов хрома прозрачные кристаллы рубина приобретают розовый цвет и поглощают излучение в двух полосах ближней ультрафиолетовой области спектра. Всего кристаллами рубина поглощается около 15% света лампы-вспышки. При поглощении света ионами хрома происходит переход ионов в возбужденное состояние. В результате внутренних процессов возбужденные ионы хрома переходят в основное состояние не сразу, а через два возбужденных уровня. На этих уровнях происходит накопление ионов, и при достаточно мощной вспышке ксеноновои лампы возникает инверсная населенность между промежуточными уровнями и основным уровнем ионов хрома.
Торцы рубинового стержня полируют, покрывают отражающими интерференционными пленками, выдерживая при этом строгую параллельность торцов друг другу.
При возникновении инверсии населенностей уровней ионов хрома в рубине происходит лавинное нарастание числа вынужденно испущенных фотонов, и обратной связи на оптическом резонаторе, образованном зеркалами на торцах рубинового стержня, обеспечивает формирование узконаправленного луча красного света. Длительность лазерного импульса = 0,0001с, немного короче длительности вспышки ксеноновой лампы. Энергия импульса рубинового лазера около 1Дж.
С помощью механической системы (вращающееся зеркало) или быстродействующего электрического затвора можно "включить " обратную связь (настроить одно из зеркал) в момент достижения максимальной инверсии населенностей и, следовательно, максимального усиления активной среды. В этом случае мощность индуцированного излучения будет чрезвычайно велика и инверсия населенности "снимется" вынужденным излучением за очень короткое время.
В этом режиме модулированной добротности резонатора излучается гигантский импульс лазерного излучения. Полная энергия этого импульса останется приблизительно на том же уровне, что и в режиме "свободной генерации", но вследствие сокращения в сотни раз длительности импульса также в сотни раз возрастает мощность излучения, достигая значения =100000000Вт.
При спонтанном излучении атом излучает спектральную линию конечной ширины. При лавинообразном нарастании числа вынужденно испущенных фотонов в среде с инверсной населенностью интенсивность излучения этой лавины будет возрастать, прежде всего, в центре спектральной линии данного атомного перехода, и в результате этого процесса ширина спектральной линии первоначального спонтанного излучения будет уменьшаться. На практике в специальных условиях удается сделать относительную ширину спектральной линии лазерного излучения в 1*106-1*107 раз меньше, чем ширина самых узких линий спонтанного излучения, наблюдаемых в природе.
Кроме сужения линии излучения в лазере удается получить расходимость луча менее 0,00001 радиана, т.е. на уровне угловых секунд.
Известно, что направленный узкий луч света можно получить в принципе от любого источника, поставив на пути светового потока ряд экранов с маленькими отверстиями, расположенными на одной прямой.
Зная мощность лазерного излучения, ширину его спектра и угловую расходимость луча, можно с помощью формулы Планка вычислить температуру черного тела, использованного в качестве источника светового луча, эквивалентного лазерному лучу. Этот расчет приведет к тому, что температура черного тела должна быть порядка десятков миллионов градусов. Удивительное свойство лазерного луча - его высокая эффективная температура (даже при относительно малой средней мощности лазерного излучения или малой энергии лазерного импульса) открывает перед исследователями большие возможности, абсолютно неосуществимые без использования лазера.
3.4.2 Лазерная технология
Лазеры различаются: способом создания в среде инверсной населенности, или, иначе говоря, способом накачки (оптическая накачка, возбуждение электронным ударом, химическая накачка и т. п.); рабочей средой (газы, жидкости, стекла, кристаллы, полупроводники и т.д.); конструкцией резонатора; режимом работы (импульсный, непрерывный). Эти различия определяются многообразием требований к характеристикам лазера в связи с его практическими применениями.
Лазерные технологические процессы можно условно разделить на два вида. Первый из них использует возможность чрезвычайно тонкой фокусировки лазерного луча и точного дозирования энергии, как в импульсном, так и в непрерывном режиме. В таких технологических процессах применяют лазеры сравнительно невысокой средней мощности: это газовые лазеры импульсно-периодического действия, лазеры на кристаллах иттрий-алюминиевого граната с примесью неодима.
Второй вид лазерной технологии основан на применении лазеров с большой средней мощностью от 1кВт и выше. электроннолучевой сварке, а это очень важно в конвейерном производстве.
3.5 Основные типы лазеров
3.5.1 Газовые лазеры
Газовыми называются лазеры, в которых активной средой являются газ, смесь нескольких газов или смесь газов с парами металла.
Газовые лазеры представляют собой, пожалуй, наиболее широко используемый в настоящее время тип лазеров и, возможно, в этом отношении они превосходят даже рубиновые лазеры.
В настоящее время большие мощности в газовых лазерах не получены по той простой причине, что плотность атомов в них недостаточно велика. Однако почти для всех других целей можно найти конкретный тип газового лазера, который будет превосходить как твердотельные лазеры с оптической накачкой, так и полупроводниковые лазеры. Много усилий было направлено на то, чтобы эти лазеры могли конкурировать с газовыми лазерами, в ряде случаев был достигнут определенный успех, однако он всегда оказывался на грани возможностей, в то время как газовые лазеры не обнаруживают никаких признаков уменьшения популярности.
Особенности газовых лазеров большей часто обусловлены тем, что они, как правило, являются источниками атомных или молекулярных спектров. Поэтому длины волн переходов точно известны, они определяются атомной структурой и обычно не зависят от условий окружающей среды. Стабильность длины волны генерации при определенных усилиях может быть значительно улучшена по сравнению со стабильностью спонтанного излучения. В настоящее время имеются лазеры с монохроматичностью, лучшей, чем в любом другом приборе. При соответствующем выборе активной среды может быть осуществлена генерация в любой части спектра, от ультрафиолетовой (~2000А) до далекой инфракрасной области (~ 0,4 мм), частично захватывая микроволновую область. Нет также оснований сомневаться, что в будущем удастся создать лазеры для вакуумной ультрафиолетовой области спектра. Разреженность рабочего газа обеспечивает оптическую однородность среды с низким коэффициентом преломления, что позволяет применять простую математическую теорию для описания структуры мод резонатора и дает уверенность в том, что свойства выходного сигнала близки к теоретическим. Хотя КПД превращения электрической энергии в энергию вынужденного излучения в газовом лазере не может быть таким большим, как в полупроводниковом лазере, однако благодаря простоте управления разрядом газовый лазер оказывается для большинства целей наиболее удобным в работе как один из лабораторных приборов. Что касается большой мощности в непрерывном ре жиме (в противоположность импульсной мощности), то природа газовых лазеров позволяет им в этом отношении превзойти все другие типы лазеров.
Особенностью активной среды, находящейся в газовой фазе, является ее высокая оптическая однородность, что позволяет применять большие оптические длины резонатора и вследствие этого получать высокую направленность и монохроматичность излучения.
Типичный лазер на нейтральных атомах (атомарный) - это газоразрядный гелий-неоновый лазер, в котором используется смесь гелия и неона в соотношении примерно 10:1,5:1 при общем давлении в газоразрядной трубке около 80 Па. Вынужденное излучение создается атомами неона, а атомы гелия участвуют лишь в передачи энергии атомам неона.
При возбуждении газовой смеси электрическим током (постоянным или переменным с частотой около 30 МГц) возникает тлеющий разряд, подобный разряду в рекламной неоновой лампе. В электрическом разряде часть атомов неона переходит с основного уровня Е1 на долгоживущие возбужденные уровни Е4 и Е5. Инверсия населенностей создается благодаря большей населенности этих уровней по сравнению с короткоживущим уровнем ЕЗ. В чистом неоне созданию инверсии населенности мешает метастабильный уровень Е2, поэтому полезным оказалось введения в рабочую смесь гелия.
Под действием электрического разряда часть атомов гелия ионизируется и образуется плазма, содержащая электроны с большой кинетической энергией. Эти электроны, сталкиваясь с атомами гелия, переводят их из основного состояния Е1 на долгоживущие возбужденные уровни Е2 и ЕЗ, которые близки к уровням Е4 и Е5 неона. Поэтому при столкновениях возбужденных атомов гелия с невозбужденными атомами неона возникает высокая вероятность резонансной передачи возбуждения, в результате чего атомы неона оказываются на уровнях Е4 и Е5, а атомы гелия возвращаются в основное состояние. Вероятность возбуждения атомов неона до уровней Е2 и ЕЗ за счет столкновений с атомами гелия мала, так как энергия этих состояний существенно отличается от энергии уровней Е2 и ЕЗ гелия. Таким образом, использование вспомогательного газа - гелия дает возможность осуществить дополнительно заселение энергетических уровней неона и получить инверсию населенностей между уровнями ЕЗ и Е4, Е5 .
Поскольку уровень ЕЗ неона является короткоживущим, на переходах Е4-ЕЗ и Е5-ЕЗ, можно получить непрерывную генерацию. Переходу Е4-ЕЗ соответствует генерация в ближней инфракрасной области с длиной волны 1,153 мкм, а переходу Е5-ЕЗ - в красной области видимого спектра с длиной волны 0,6328 мкм. Каждый из уровней ЕЗ, в диапазоне видимого и инфракрасного спектров гелий-неоновый лазер может содержать большое число (~130) спектральных линий. Выделение нужной спектральной линии осуществляется подбором зеркал оптического резонатора, введением в резонатор диспергирующего или селективно поглощающего элемента, постоянного магнита. Между уровнями Е4 и Е5 неона есть еще один короткоживущий уровень, переход атомов на который с уровня Е5 позволяет получить генерацию на длине волны 3,392 мкм.
В гелий-неоновом лазере рабочая газовая смесь находится в газоразрядной трубке, длина которой может достигать 0,2...1 м. Трубка изготавливается из высококачественного стекла или кварца. Мощность генерации существенно зависит от диаметра трубки. Увеличение диаметра ведет к увеличению рабочей смеси, что способствует возрастанию мощности генерации. Однако с увеличением диаметра трубки уменьшается электронная температура плазмы, что приводит к уменьшению числа электронов, способных возбуждать атомы газов, что в конечном итоге снижает мощность генерации. Для уменьшения потерь торцы газоразрядной трубки закрыты плоскопараллельными пластинками, которые расположены не перпендикулярно к оси трубки, а так, чтобы нормаль к этой пластинке составляла с осью трубки угол iB=arctg n (n - показатель преломления материала пластинки), называемый углом Брюстера. Особенность отражения электромагнитной волны от границы раздела различных сред под углом iB широко применяется в лазерной технике. Установка выходных окон кювета с активной средой под углом Брюстера однозначно определяет поляризацию лазерного излучения. Для излучения, поляризованного в плоскости падения, потери в резонаторе минимальны. Естественно, именно это линейно-поляризованное излучение устанавливается в лазере и является преобладающим.
Газоразрядная трубка помещена в оптический резонатор, который образован зеркалами с интерференционным покрытием. Зеркала закреплены во фланцах, конструкция которых позволяет поворачивать зеркала в двух взаимно перпендикулярных плоскостях при юстировке путем вращения юстировочных винтов. Возбуждение газовой смеси осуществляется путем подачи высокочастотного напряжения с блока питания на электроды. Блок питания представляет собой высокочастотный генератор, обеспечивающий генерирование электромагнитных колебаний с частотой 30 МГц при помощи в несколько десятков ватт.
Широко распространено питание газовых лазеров постоянным током при напряжении 1000...2000 В, получаемым с помощью стабилизированных выпрямителей. В этом случае газоразрядная трубка подогревным и холодным катодом и анодом. Для зажигания разряда в трубке используется электрод, на который подается импульсное напряжение около 12 кВ. это напряжение получают путем разряда конденсатора емкостью 1...2 мкФ через первичную обмотку импульсного трансформатора.
Достоинством гелий-неоновых лазеров являются когерентность их излучения, малая потребляемая мощность (8...10 Вт) и небольшие размеры. Основные недостатки - невысокий КПД (0,01...0,1 %) и низкая выходная мощность, не превышающая 60 мВт. Эти лазеры могут работать в импульсном режиме, если для возбуждения использовать импульсное напряжение большой амплитуды при длительности в единицы микросекунд. Главные области практического применения гелий-неоновых лазеров - научные исследования и измерительная техника.
Из ионных лазеров наибольшее распространение получил аргоновый лазер непрерывного излучения на длине волны 0,48 мкм. Ионы аргона образуются в кювете в результате ионизации нейтральных атомов Ag II током большой плотности (~103 А/смЗ).
Инверсия населенностей в таком лазере между верхним (4р) и нижним (4s) рабочими уровнями создается таким образом. Уровень 4р, имеющий по сравнению с уровнем 4s большее время жизни, заселяются ионами аргона за счет из столкновения с быстрыми электронами в газовом разряде за счет переходов возбужденных ионов из группы расположенных выше уровней 5р. В то же время уровень 5р, обладающий очень коротким временем жизни, быстро опустошается за счет возвращения ионов в основное состояние. Так как уровни 5р, 5s, 4p состоят из групп подуровней, генерация может происходить одновременно на нескольких длинах волн: от 0,45 до 0,515.
В настоящие время аргоновые ионные лазеры являются самыми мощными источниками непрерывного когерентного излучения в ультрафиолетовом и видимом диапазонах спектра. Широкому распространению мощных аргоновых лазеров мешают их высокая стоимость, сложность, малый КПД (~0,1 %) и большая потребляемая мощность (3...5 кВт).
3.5.2 Твердотельные лазеры
Существует большое количество твердотельных лазеров, как импульсных, так и непрерывных. Наибольшее распространение среди импульсных получили лазеры на рубине и неодимовом стекле (стекле с примесью Nd). Неодимовый лазер работает на длине волны л = 1,06 мкм. Оказалось возможным изготовлять сравнительно большие и достаточно оптически однородные стержни длиной до 100 см и диаметром 4--5 см. Один такой стержень способен дать импульс генерации с энергией 1000 джза время ~ 10-3 сек.
Лазер на рубине, наряду с лазером на неодимовом стекле, являются наиболее мощными импульсными лазером. Полная энергия импульса генерации достигает сотен Дж при длительности импульса 10-3 сек. Оказалось также возможным реализовать режим генерации импульсов с большой частотой повторения (до нескольких КГц).
Примером твердотельных лазеров непрерывного действия являются лазеры на флюорите кальция CaF2 с примесью диспрозия Dy и лазеры на иттриево-алюминиевом гранате Y3AI5012 с примесями различных редкоземельных атомов. Большинство таких лазеров работает в области длин волн I от 1 до 3 мкм. Возможность реализации непрерывного режима в этих лазерах обычно связана с тем, что нижним уровнем рабочего перехода является не основной уровень Еь а возбуждённый уровень Е2 (рис. 11).
Если уровень Е2 достаточно далеко отстоит по энергии от основного уровня E1 (по сравнению с кТ, где к -- постоянная Больцмана, T -- температура) и характеризуется достаточно малым временем жизни, то инверсия населённостей для уровней Е2, Е3 может быть создана с помощью сравнительно маломощных источников оптической накачки. У некоторых из таких лазеров генерация осуществлена при накачке солнечным светом. Типичное значение мощности генерации твердотельных лазеров в непрерывном режиме ~ 1 Вт или долей Вт, для лазеров на иттриево-алюминиевом гранате ~ десятков Вт. Если не принимать специальных мер, то спектр генерации твердотельных лазеров сравнительно широк, т.к. обычно реализуется многомодовой режим генерации. Однако введением в оптический резонатор селектирующих элементов удаётся получать и одномодовую генерацию. Как правило, это связано со значительным уменьшением генерируемой мощности.
Трудности выращивания больших монокристаллов или варки больших образцов однородного и прозрачного стекла привели к созданию жидкостных лазеров, в которых примеси атомов редкоземельных элементов вводятся не в кристаллы, а в жидкость. Однако жидкостные лазеры имеют недостатки и поэтому применяются не столь широко, как твердотельные.
Функциональная схема твердотельного лазера приведена на рис. 12.
Он состоит из пяти блоков: излучающей головки, блока конденсаторов, выпрямительного блока, блока по джига, пульта управления. Излучающая головка преобразует электрическую энергию сначала в световую, а затем и в монохроматическое лазерное излучение. Блок конденсаторов обеспечивает накопление энергии, а выпрямительный блок служит для преобразования переменного тока в постоянный, которым и заряжаются конденсаторы. Блок поджига вырабатывает очень высокое напряжение, которым осуществляется первоначальный пробой газа в лампах-вспышках. Поскольку первый лазер был сделан при использовании в качестве активного вещества рубинового стержня, то рассмотрим его устройство. Излучающая головка рубинового лазера состояла из держателя рубина, осевой втулки, двух ламп накачки и цилиндрического рефлектора. Держатели рубина сменные и предназначены под рубиновые стержни различных размеров и диаметров.
Используемый в приборе рубин представлял собой окись алюминия, в которой часть атомов алюминия замещена атомами хрома. Количеством хрома определяется цвет рубина, так, бледно-розовый рубин содержит 0,05% хрома, красный - 0,5%. Производят такой искусственный рубин следующим образом. В печах при высокой температуре выращивают заготовки, называемые булями. Булям придают форму стержня. Торцевые поверхности стержня обрабатывают с высокой точностью и затем полируют. При обработке торцевых поверхностей их делают параллельными с точностью около 9... 19 угловых секунд и покрывают серебряным или диэлектрическим слоем с высоким коэффициентом отражения. Чистота поверхности соответствует 12-му классу. Этот стержень помещают между двумя лампами-вспышками, которые, в свою очередь, находятся в цилиндрическом рефлекторе. Таким образом осуществляется распределение светового потока от ламп-вспышек на рубиновом стержне. Внутренняя поверхность рефлектора покрыта окисью магния, имеющей коэффициент отражения 0,9 -это обеспечивает увеличение кпд излучающей головки.
3.5.3 Рубиновый лазер
Впервые лазерная генерация была получена на кристалле рубина (л = 694,3 мм), химически представляющего собой корунд (Аl203), в котором часть трехвалентных ионов алюминия замещены ионами хрома (~0,05%). Именно их концентрация и определяет цвет рубина - от бледно-розового до темно-красного.
Накачка рубина осуществляется светом от мощных ламп-вспышек, подобно тому, как это делается в фотографии.
Типичный режим работы рубинового лазера -- импульсный с длительностью импульса генерации ~1 мс. При энергии в импульсе несколько джоулей мощность излучения достигает десятков КВт. Генерация происходит на длинах волн красной части спектра.
Конструкция рубинового лазера показана на рис. 13, на котором 1 - кристалл рубина, 2 - спиральная лампа-вспышка, 3 - зеркала резонатора.
3.5.4 Неодимовый лазер
Активным элементом неодимовых лазеров (л = 1,06 мкм) непрерывного действия служит кристалл алюмо-иттриевого граната (Y3Al2015).
Типичная конструкция непрерывного твердотельного лазера показана на рис. 13. Активный элемент 1 и лампа накачки 2 расположены вдоль фокальных осей эллиптического отражателя 4 с внутренним зеркальным покрытием. При такой конфигурации большая часть света, испускаемого лампой, проходит через лазерный стержень. Резонатор лазера образован зеркалами 3.
Лазерные системы на основе неодима относятся к наиболее мощным лазерам. При энергии в импульсе несколько килоджоулей и сокращении длительности импульса до ~1 нс, мощность излучения превышает 1012 Вт, а в особо мощных установках, предназначенных для управляемого термоядерного синтеза, может достигать 1018 Вт.
3.5.5 Гелий-неоновый лазер
Газовый лазер на смеси неона и гелия является в настоящее время одним из самых популярных и распространенных. Газовая смесь помещается в электрический разрядник, а накачка осуществляется путем неупругих столкновений атомов Не и Ne с электронами, разгоняемыми высоким напряжением.
Давление рабочей смеси гелий-неонового лазера составляет несколько миллиметров ртутного столба, столкновителное уширение незначительно, и излучение отличается высокой степенью когерентности. Поэтому такие лазеры широко применяются для интерферометрических измерений, в лазерных гироскопах и других устройствах, в которых требуется монохроматическое когерентное излучение.
3.5.6 Лазер на углекислом газе
Лазер на смеси CО2-N2-He (л = 10,6 мкм, дальний ИК-диапазон) является самым мощным из газовых. Он относится к классу молекулярных лазеров . Накачка осуществляется электронным ударом и передачей возбудения от молекул N2 на долгоживущий уровень антисимметричной моды колебаний. Излучение генерируется при переходах молекулы СО2 на симметричные или на деформационные колебания удвоенной частоты.
Гелий выполняет роль буферного газа: через неупругие столкновения с его атомами молекулы СО2 переводятся в основное состояние; кроме того, более эффективно отводится тепло на стенки трубки. Для СО2 лазера характерен высокий КПД (до 30 %), объясняемый тем, что все рабочие уровни находятся очень близко к основному состоянию.
Лазеры на углекислом газе могут давать излучение мощностью в десятки киловатт в непрерывном режиме. Это обусловлено тем, что молекула, испустив фотон, быстро возвращается в основное состояние, где ее можно использовать снова. Высокие мощность и КПД определили широкое применение СО2 лазеров и технологических процессах. Схема импульсного СО2 лазера показана на рис. 14, на которой 1 -- канал, по которому прокачивается рабочая смесь, 2 -- разрядник, 3 -- зеркала резонатора
3.5.7 Ионные лазеры
Ионные лазеры -- это тип газовых лазеров, в которых верхний уровень заселяется путем двух последовательных столкновении с электронами в электрическом разряде (ионизация + возбуждение). Энергии ионов превосходят атомарные, поэтому ионные лазеры генерируют в видимой и УФ-области спектра.
Из-за большой плотности тока в разрядной трубке может происходить перекачка ионов к катоду, поэтому требуется дополнительный обводной капал. Для предотвращения разрушения трубки при бомбардировке быстрыми ионами ее изготавливают из керамики и помещают в продольное магнитное поле, создаваемое соленоидом. Радиально движущиеся заряженные частицы испытывают отклоняющее действие силы Лоренца, в результате их траектории искривляются, уменьшая скорость диффузии зарядов к стенкам. Примером может служить аргоновый лазер, генерирующий в видимой области на линиях л1 = 488 им (голубая) и л2 = 514,5 им (зеленая).
3.5.8 Некоторые рекомендации по выбору ОКГ
При проектировании передающих устройств оптических систем связи инженер неизбежно сталкивается с необходимостью выбора источника излучения -- оптического квантового генератора. Выбор генератора зависит от конкретных условий применения системы связи: ее размещения (наземный или космический, подвижный или стационарный варианты), спектрального диапазона работы, импульсного или непрерывного режима, требуемой выходной мощности, требуемой расходимости луча и стабильности частоты, кпд передатчика, ресурса генератора и срока службы системы, видов модуляции и приема, необходимости учета атмосферы и т. д. Каждый из этих факторов необходимо учитывать. Из самых общих соображений можно дать следующие рекомендации.
Газовые ОКГ обладают высокими монохроматичностью и стабильностью частоты, а также малым углом расхождения луча; они могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах при высокой частоте повторения. Недостатками газовых ОКГ являются малый КПД (исключая ОКГ на двуокиси углерода) и относительна большие габариты. Твердотельные ОКГ характеризуются высокой импульсной мощностью и возможностью получения импульсов очень малой длительности. Однако присущие им недостатки -- малый КПД и трудности реализации непрерывного режима работы -- ограничивают до определенной степени их применение в системах связи. Полупроводниковые ОКГ обладают высоким КПД, малыми габаритами, возможностью осуществления непосредственной модуляции током накачки. Однако весьма широкий спектр выходного сигнала и большой угол расхождения луча сдерживают широкое внедрение в оптические системы связи.
Наиболее подходящими для широкополосных оптических систем связи являются гелий-неоновый лазер, лазеры на ионах аргона, АИГ: Nd3+ (в основном режиме или с удвоением частоты) и лазер на двуокиси углерода. В системах связи мощностью менее 100 мВт, для которых габариты ОКГ и низкий кпд не являются ограничивающими факторами, приемлемы гелий-неоновые ОКГ, обладающие хорошими спектральными свойствами, малой расходимостью луча и большим сроком службы. В системах связи с выходной мощностью свыше 100 мВт наиболее пригодными считаются ОКГ на ионах аргона, АИГ: Nd3+ и СО2. Первые два ОКГ, хотя и обладают низким КПД, могут эффективно использоваться в многоканальных системах связи с повышенной пропускной способностью, работающих в режиме кодово-импульсной модуляции. Для этого ОКГ должны излучать в режиме синхронизации мод. Главным препятствием широкого использования ОКГ на двуокиси углерода, имеющих высокий кпд и обеспечивающих требуемый уровень выходной мощности, является необходимость разработки широкополосных фотоприемников с охлаждением для приема излучения с длиной волны 10,6 мкм. Это препятствие в настоящее время успешно преодолевается.
В таблице 4 приведены параметры некоторых оптических квантовых генераторов.
Таблица 4 Основные характеристики ОКГ
4. Состав атмосферы
Атмосфера Земли состоит в основном из азота, кислорода, водяного пара, углекислого газа (двуокиси углерода), метана, закиси азота, окиси углерода и озона. В механической смеси этих газов находятся твердые и жидкие включения - мельчайшие частицы во взвешенном состоянии. Частицы распределены случайно и имеют различный химический состав а размеры их колеблются от 10-7 до 10-1 см. Эти включения в атмосфере представляют собой частицы дыма, водяные капли, пыль земли, частицы углерода, кристаллики льда, частицы солей, а также бактерии, пыльца растений и т. д. Совокупность водяных капель и твердых частиц вызывает значительное ослабление излучения
Процентный состав основных газов атмосферы остается почти постоянным до высот 25 - 30 км. Однако в атмосфере, содержащей водяной пар, процентное содержание газов меняется в зависимости от его количества. В диапазоне высот до 12 км основную роль в поглощении излучения играют молекулы углекислого газа и водяных паров. Концентрация водяных паров в зависимости от температуры и влажности воздуха в атмосфере колеблется в пределах 10-3 - 4% (по объему), концентрация водяного пара зависит также от географического расположения, высоты, времени года и местных метеорологических условий. С увеличением высоты процентное содержание водяного пара резко убывает из-за влияния низких температур и процессов конденсации, а также вследствие удаления поверхности, го которой происходит испарение.
Концентрация углекислого газа изменяется от 0,03 до 0,05%. Причем меньший предел соответствует незагрязненному сельскому воздуху, а верхний - атмосфере над городами. Этот газ, являясь продуктом жизнедеятельности органической природы, имеет более высокую концентрацию над массивами, покрытыми растительностью, чем, например, над океаном. На больших высотах (до 25--30 км) концентрация более равномерная вследствие более полного вертикального перемешивания атмосферы. Концентрация метана в атмосфере колеблется от 10-6 до 2·10-4 % и равномерно изменяется с изменением высоты. Закись азота (N2O) имеет концентрацию 3·10-5 - 4·10-5 %, окись углерода - 2·10-5 %. Эти две составляющие атмосферы оказывают влияние на поглощение получения на больших расстояниях. Концентрация озона (O3) на высоте около 30 км более 10-3 %, в нижних слоях атмосферы - от 10 до 10-3 %, а на высоте 65--70 км озон почти отсутствует.
Твердые и жидкие включения замутняют атмосферу и участвуют в образовании облаков и тумана, являясь ядрами конденсации водяных паров. На больших высотах главной причиной помутнения атмосферы являются наземная пыль, дым, бактерии соли и гидрометеоры. В относительно прозрачном сельском воздухе содержится до 0,00025 г пыли в 1 см . В сухую ясную погоду в 1 см воздуха содержится до 130000 пылинок, после дождя их количество уменьшается до 32000--30000, а над водной поверхностью еще более, достигая 1200 - 800 на расстояниях 19 - 20 км от берега. В городах пыль и дым промышленных предприятий сильнее замутняют атмосферу, однако эти включения, как правило, располагаются на высотах не выше 700 - 500 м.
Присутствие пылевых частиц в атмосфере, гидрометеоров и водяного пара значительно ослабляют интенсивность излучения в приземном слое. Причиной образования гидрометеоров является наличие в воздухе гигроскопических примесей - ядер конденсации. Ядра конденсации состоят из скоплений солей и окислов, а также частично из твердых включений. Скопления солей или окислов очень гигроскопичны и интенсивно способствуют начальному образованию капель. Дальнейший рост капель зависит от целого ряда факторов, например: скорости восходящих потоков воздуха, его температуры и скорости изменения температуры с высотой, коэффициента преобразования тепла на поверхности капли, скорости диффузии молекул растворенного вещества при непрерывной конденсации и т. д. Известно, что в водных туманах встречаются капли размером от 0,1 до 50 - 60 мкм. Большинство капель имеют размер 7 - 15 цкм при положительных температурах и 2 - 5 мкм при отрицательных. Число капель в 1 см воздуха равно, примерно 50 - 100 для слабого тумана и 50 - 600 для сильного. Капли в облаках имеют размеры 2 - 30 мкм, а концентрация их может изменяться от 50 до 1500 на 1 см . В дымке (очень слабом тумане) размер капель менее 1 мкм, а их число достигает 10 - 40 на 1 см . Пропускание тумана сходно с пропусканием облаков, в частности, от туманов и облаков хорошо отражается солнечный ревет. Туман и облака обладают избирательным поглощением.
4.1 Молекулярное поглащение и рассеяние излучения
Излучение может ослабляться в атмосфере как за счет поглощения энергии луча на пути распространения, так и за счет рассеяния луча взвешенными частицами, находящимися в атмосфере. Кроме того, газы и взвешенные частицы, находящиеся на пути распространения, сами могут излучать электромагнитные колебания. Весь этот комплекс 'причин приводит к ослаблению мощности колебаний и снижению яркостного контраста объекта относительно окружающего фона.
Ослабление излучения в атмосфере можно описать с помощью экспоненциального закона (закона Бугера-- Ламберта). Коэффициент прозрачности (пропускания) атмосферы определяется формулой
(13)
где L - протяженность среды, в которой распространяется излучение,
ба - показатель ослабления среды, равный сумме коэффициентов поглощения бп и рассеяния бр.
Следовательно, коэффициент прозрачности атмосферы можно представить в виде произведения
фа = фп · фр (14)
гдефп -- коэффициент пропускания атмосферы, учитывающий только поглощение, фр -- коэффициент пропускания атмосферы, учитывающий только рассеяние.
Следует отметить, что в настоящее время в литературе обсуждается вопрос о границах применимости закона Бугера - Ламберта при оценке ослабления лазерного излучения в поглощающих и рассеивающих средах. Предварительно результаты теоретические и экспериментальных исследований сводятся к тому, что экспоненциальный закон ослабления излучения, учитывающий однократное рассеяние, недостаточно полно описывает реальную картину в замутненной атмосфере. Уровень фона многократного рассеяния в зависимости от метеорологических условий и оптической толщины слоя вдоль пути лазерного пучка изменяется в весьма широких пределах и в некоторых случаях может существенно снизить достоверность передачи информации в оптических каналах связи. Так, индикатриса рассеяния тумана имеет значительно более вытянутую вперед форму, чем индикатриса дымки, что в свою очередь, повышает фон диффузно рассеянного излучения, и общий уровень энергии рассеянного оптического пучка при определенных условиях может превысить энергию нерассеянного излучения. Спектр молекулярного поглощения газов, вносящих основной вклад в суммарное поглощение, показан на рисунке А, Б, В(приложение 2). Суммарная кривая молекулярного поглощения приведена на рисунке Г (приложение 2). Как видно из рисунков, преимущественное влияние на поглощение лучистого потока оказывают пары воды и углекислого газа. Следует отметить, что, кроме указанных на графиках, озон имеет полосу поглощения в далекой ультрафиолетовой части спектра между значениями 0,2 и 0,32 мкм с лмакс = 0,255 мкм, в видимой области лмакс = 0,6 мкм. Водяной пар в видимой области спектра имеет пять относительно слабых полос поглощения: 0,682 - 0,7304; 0,586 - 0,578; 0,542 - 0,5478 и 0,498 - 0,5111 мкм; в ближней инфракрасной области спектра имеются сильные и широкие полосы поглощения: 0,926 - 0,978; 1,095 - 1,165 мкм. Кривые были сняты с относительно низкой спектральной разрешающей способностью. В действительности же поглощение в атмосфере резко изменяется при изменении длины волны, поскольку молекулярное поглощение имеет линейчатый спектр, а не полосовой.
Известно, что длина волны излучения рубинового лазера значительно изменяется: от 6934 А0 при температуре 88 К до 6943 А0 при температуре 300 К. Поэтому можно, регулируя температурную настройку лазера, выбрать соответствующую длину волны колебаний лазера и частично уменьшить атмосферное поглощение.
Основные линии поглощения возникают из-за наличия молекул кислорода и водяных паров. Линии железа, наблюдаемые в солнечном спектре, могут не учитываться. Другие линии (обозначенные "атм") предположительно определяются водными парами.
На рисунке 15 приведена также шкала длин волн излучения рубинового ОКГ в функции от температуры газа, охлаждающего рубин. Наибольший интерес представляют две области: вблизи 77 К (температура жидкого азота) и вблизи 300 К (комнатная температура). Вблизи температуры жидкого азота наблюдается несколько кислородных и "атмосферных" линий. При значении температуры 105 К, которая соответствует длине волны 6934,7 А0, наблюдается наименьшее поглощение. Вблизи значения комнатной температуры (300 К) на длине волны около 6943 А0 молекулярное поглощение в основном определяется водяными парами. В этой области наблюдается относительно широкий спектральный диапазон, свободный от интенсивных линий поглощения, этот диапазон по температурной шкале простирается от 18 до 40° С. В дневное время при высоком содержании водяных паров в атмосфере он несколько сужается за счет расширения соседних линий Н20.
Ординаты на рис… пропорциональны интенсивности излучения, принимаемого в направлении Солнца, и могут использоваться для вычисления поглощения в процентах относительно начала графика. Для горизонтальных направлений распространения при различных высотах количественные данные поглощения можно получить, учитывая концентрацию поглощающих компонентов.
Отсутствие поглощения водяными парами излучения с длиной волны 6943 А0 подтвердилось дополнительными измерениями, в которых использовались лазер и лабораторная установка искусственной атмосферы длиной в 1 км, в которой парциальное давление водяных паров изменялось от 1,0 до 6 мм рт. Ст.
На основе графиков рисунка 15 можно правильно выбрать несущую частоту лазера и сделать вывод о необходимости ее стабилизации в областях с минимальным поглощением. Приближенные оценки поглощения в атмосфере могут быть получены путем расчета. Поскольку в видимой и ближней ИК областях спектра водяные пары оказывают основное влияние на поглощение излучения, то показатель поглощения при инженерных расчетах можно вычислять по эмпирической формуле
(15)
гдеk(л) - коэффициент, определяемый из графика на рис. …,
х(h) -- количество осажденного водяного пара в функции высоты.
Для горизонтальных трасс на уровне моря количество осажденного водяного пара х0 можно определить из графика рис. 16
Для трех типичных длин волн излучения 0,6328; 0,9; 10,6 мкм на рис. 17 представлена зависимость показателя поглощения бп в атмосфере от х0, вычисленная по выражению (15). Распределение влажности в зависимости от высоты в стандартной атмосфере подчиняется показательному закону. Кроме того, с увеличением высоты изменяется и поглощающая способность водяного пара. С учетом последнего количество осажденного водяного пара хн на высоте Н для стандартной атмосферы определяется выражением
(16)
Значение хн на наклонных трассах распространения излучения (без учета кривизны Земли) рассчитывается по выражению :
(17)
где г - зенитный угол;
H1 и H2 -- высоты начала и конца трассы над поверхностью Земли.
4.2 Расчёты мощности лазерных излучателей посадочной системы при работе в реальных условиях аэродромов
Максимальная дальность действия лазерного излучателя при измерении параметров траектории в реальных метеорологических условиях определяется выражением:
(18)
где P0 - мощность лазерного источника излучения;
з - КПД передающей оптической системы;
щизл - телесный угол отраженного излучения;
Eпор - пороговая освещенность глаза пилота;
фL - оптическая плотность атмосферы на траектории L.
При работе в реальных условиях аэродромов распространение лазерного излучения в атмосфере сопровождается его поглощением и рассеиванием, причём для однородной среды при мощностях излучения, не превышающих допустимых значений, применим закон Бугера:
(19)
гдеI0(f), I(f) - интенсивность оптического излучения частоты f до и после прохождения слоя атмосферы толщиной L;
г(f) - коэффициент ослабления лазерного излучения, который определяется выражением:
(20)
где k(f) - коэффициент поглащения;
у(f) - коэффициент рассеяния излучения.
При этом ослабление лазерного излучения подразделяется на молекулярное и аэрозольное. Для выбранного диапазона работы лазеров (красный цвет) основное влияние на молекулярное поглощение излучения оказывают кислород и водяные пары рисунок 15. В работе предложен ряд основных моделей молекулярной атмосферы и определены коэффициенты молекулярного поглощения и рассеяния лазерного излучения различной частоты на высотах, начиная с уровня моря до Н = 1 км. Величины молекулярного рассеяния ум и поглощения kм приведены в таблице
Подобные документы
Принцип действия и разновидности лазеров. Основные свойства лазерного луча. Способы повышения мощности лазерного излучения. Изучение особенностей оптически квантовых генераторов и их излучения, которые нашли применение во многих отраслях промышленности.
курсовая работа [54,7 K], добавлен 20.12.2010История создания квантовых усилителей и генераторов электромагнитных волн. Роль лазера в современной науке, технике, медицине, индустрии развлечений. Создание шоу-программ с помощью лазерных проекторов; их виды. Параметры и принципы работы оборудования.
реферат [23,9 K], добавлен 28.11.2013Устройство и параметры оптических квантовых генераторов. Устойчивые и неустойчивые резонаторы. Основные типы лазеров, способы накачки. Зеркала оптического резонатора. Определение потерь и оптимального коэффициента пропускания выходного зеркала.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 09.10.2013Определение мощности лазерного излучения, подаваемого на образец. Вычисление размеров лазерного пучка на образце. Разработка системы измерения мощности излучения и длительности лазерного импульса, системы измерения температуры в зависимости от времени.
лабораторная работа [503,2 K], добавлен 11.07.2015Конструктивные особенности оптических резонаторов для твердотельных лазеров. Перспективы эффективного применения градиентных лазеров. Математические модели, демонстрирующие характер распределения мощности электромагнитного поля в лазерных кристаллах.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 16.07.2013Распределение генераторов между РУ ВН и РУ СН. Выбор генераторов и блочных трансформаторов. Схемы электроснабжения потребителей собственных нужд АЭС. Определение мощности дизель-генераторов систем надежного питания. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [381,1 K], добавлен 01.12.2010Технология изготовления квантовых ям. Применение квантовых наноструктур в электронике. Квантовые нити, их изготовление. Особенности квантовых точек. Сверхрешётки: физические свойства; технология изготовления; энергетическая структура; применение.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 25.11.2010Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения. Расчёт мощности и выбор ламп. Составление схемы питания и выбор осветительных щитков. Расчёт сечений проводов групповой и питающей сети и проверка по потере напряжения.
дипломная работа [183,7 K], добавлен 25.08.2013Понятие и структура системы электроснабжения, взаимосвязь отдельных компонентов, предъявляемые требования, оценка возможностей и функциональности. Категории надежности: первая, вторая и третья. Описание принципиальной электрической схемы подстанции.
реферат [606,0 K], добавлен 13.12.2015Выбор числа и мощности генераторов, преобразователей и аварийных источников электроэнергии. Разработка судовой электростанции рейдового буксирного теплохода, мощностью 800 л. Расчет судовых электрических сетей. Проверка генераторов по провалу напряжения.
курсовая работа [170,8 K], добавлен 09.09.2012
