Определение диаметра луча с помощью фотоприемника

A formula has been derived that relates the resistance of a photoresistor, onto whose light‑sensitive area a beam falls, to the diameter of this beam, provided the beam diameter is smaller than the dimensions of the light‑sensitive area. Using this formula, the beam diameter can be calculated by sub...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2003
Main Authors: Vikulina, L. F., Mingalyov, V. A.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2003
Subjects:
Online Access:https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.30
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Technology and design in electronic equipment
Download file: Pdf

Institution

Technology and design in electronic equipment
_version_ 1869472225575305216
author Vikulina, L. F.
Mingalyov, V. A.
author_facet Vikulina, L. F.
Mingalyov, V. A.
author_institution_txt_mv [ { "author": "L. F. Vikulina", "institution": "Odesa National Academy of Telecommunications named after A. S. Popov, Ukraine" }, { "author": "V. A. Mingalyov", "institution": "Design Bureau \"Molniya\", Odesa, Ukraine" } ]
author_sort Vikulina, L. F.
baseUrl_str https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/oai
collection OJS
datestamp_date 2026-06-30T17:51:02Z
description A formula has been derived that relates the resistance of a photoresistor, onto whose light‑sensitive area a beam falls, to the diameter of this beam, provided the beam diameter is smaller than the dimensions of the light‑sensitive area. Using this formula, the beam diameter can be calculated by substituting the measured resistance value.
first_indexed 2026-07-01T01:00:46Z
format Article
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 2 30 ÊÎÍÒÐÎËÜ. ÊÀ×ÅÑÒÂÎ. ÍÀÄÅÆÍÎÑÒÜ Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 23.01 2003 ã. Îïïîíåíò ä. ô.-ì. í. Ø. Ä. ÊÓÐÌÀØÅ (ÎÍÓ èì. È. È. Ìå÷íèêîâà, ã. Îäåññà) Ä. ò. í. Ë. Ô. ÂÈÊÓËÈÍÀ, Â. À. ÌÈÍÃÀ˨ Óêðàèíà, ã. Îäåññà, Àêàäåìèÿ ñâÿçè Óêðàèíû, ÑÊÁ "Ìîëíèÿ" Å-mail: phys@usat.ukrtel.net ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈÅ ÄÈÀÌÅÒÐÀ ËÓ×À Ñ ÏÎÌÎÙÜÞ ÔÎÒÎÏÐÈÅÌÍÈÊÀ Ïðåäëàãàåòñÿ ìåòîä îïðåäåëåíèÿ äèà- ìåòðà ëó÷à ñâåòà ïî ôîðìóëå, ñâÿçûâà- þùåé èçìåðÿåìîå ñîïðîòèâëåíèå ôîòî- ïðèåìíèêà ñ äèàìåòðîì îñâåùàåìîé ïëîùàäêè. Ôîòîïðèåìíèêè ìîãóò âûïîëíÿòü ìíîæåñòâî ôóí- êöèé, â òîì ÷èñëå îíè äàâíî èñïîëüçóþòñÿ äëÿ îïðå- äåëåíèÿ ïëîùàäåé ðàçëè÷íûõ ïðåäìåòîâ [1, 2]. Ìå- òîä çàêëþ÷àåòñÿ â ðàçìåùåíèè íà ìàòîâîì ñòåêëå, ðàñïîëîæåííîì ìåæäó èñòî÷íèêîì ñâåòà è ôîòîïðè- åìíèêîì, íåïðîçðà÷íîãî ïðåäìåòà.  çàâèñèìîñòè îò ïëîùàäè ïðåäìåòà ìåíÿåòñÿ èíòåíñèâíîñòü ñâåòà, ïîïàäàþùåãî â ôîòîïðèåìíèê, ÷òî è ñëóæèò îñíî- âîé èçìåðåíèÿ. Îäíàêî òàêèì ñïîñîáîì íåëüçÿ èçìåðèòü äèàìåòð ëó÷à ñâåòà, ïîñêîëüêó òîê ôîòîïðèåìíèêà â ýòîì ñëó- ÷àå îäíîâðåìåííî çàâèñèò îò èíòåíñèâíîñòè ñâåòà, äèàìåòðà ëó÷à è ò. ä. Âìåñòå ñ òåì çàäà÷à èçìåðåíèÿ äèàìåòðà ëó÷à ìàëûõ ðàçìåðîâ îñîáåííî àêòóàëüíà ïðè ôîêóñèðîâêå ëàçåðîâ íåâèäèìîãî èçëó÷åíèÿ. Íàìè ðàçðàáîòàí ñïîñîá îïðåäåëåíèÿ äèàìåòðà ëó÷à ñâåòà ñ èñïîëüçîâàíèåì ôîòîðåçèñòîðà ëþáîãî òèïà. Åñëè äèàìåòð ëó÷à ñâåòà, íàïðàâëåííîãî íà ñâå- òîâóþ ïëîùàäêó ôîòîðåçèñòîðà, ìåíüøå ðàçìåðîâ ýòîé ïëîùàäêè, òî ïðè èçìåíåíèè äèàìåòðà ìåíÿåòñÿ ïëîùàäü îñâåùàåìîãî ó÷àñòêà ôîòîðåçèñòîðà, ÷òî ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ åãî òîêà. Âîçìîæíîñòü îïðå- äåëåíèÿ äèàìåòðà ëó÷à òàêèì îáðàçîì î÷åâèäíà, îä- íàêî äëÿ åå ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèè íåîáõîäèìî ïî- ëó÷èòü ìàòåìàòè÷åñêóþ çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ ôîòîðåçèñòîðà îò äèàìåòðà ëó÷à ñâåòà. Íà ðèñóíêå ïîêàçàíà ñõåìà ðàñ÷åòà ñîïðîòèâëå- íèÿ ôîòîðåçèñòîðà.  ñåðåäèíå ðåçèñòîðà íàõîäèòñÿ ñâåòîâîå ïÿòíî îò ëó÷à ñâåòà ðàäèóñîì r. Ôîòîðåçèñ- òîð ìîæíî ðàçáèòü íà äâå ñèììåòðè÷íûõ ÷àñòè (ëå- âóþ è ïðàâóþ) ñ ïðîâîäèìîñòÿìè σë=σï.  ñâîþ î÷å- ðåäü, êàæäóþ ïîëîâèíó ðàçîáüåì íà ÷åòûðå ÷àñòè ñ ïðîâîäèìîñòÿìè σë=σ1+σ2+σ3+σ4. (1) Ïðîâîäèìîñòè ïðÿìîóãîëüíûõ ó÷àñòêîâ σ1 è σ4 âû÷èñëÿþòñÿ ïî ïðîñòîé ôîðìóëå ( ) ( ) l rba l rba ρ −= ρ =σ=σ 2 5,0 –0,5 41 , (2) ãäå ρ � óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ìàòåðèàëà ôîòîðå- çèñòîðà. Ïðîâîäèìîñòè σ2=σ3 âû÷èñëÿåì èíòåãðèðîâàíèåì. Âûäåëèì â îáëàñòè 2 òîíêóþ îáëàñòü øèðèíîé dõ íà ðàññòîÿíèè õ îò öåíòðà îñâåùåííîãî êðóãà. Åå ïðî- âîäèìîñòü ( )      −ρ ⋅= ρ ⋅= 22–0,5 –0,5 ó xrl dxa cl dxa õ , (3) ãäå ñ2=r2�x2. Òàê êàê ∫= r xdx 0 2 óó , òî         +π+ ρ =      −− ⋅= ∫ 2 2 0 22 2 3 8 2 1 2 5,0ñ ó l r l r l ar xrl dxa r . (4) Èñïîëüçóÿ (2) è (4), ïðîâîäèìîñòü ëåâîé ÷àñòè (1) çàïèøåì â âèäå         +π+ ρ = 2 32 ë 3 16 1 2 ó bl r bl r l ab . Òàê êàê äèàìåòð d=2r, òî îáùåå ñîïðîòèâëåíèå ôîòîðåçèñòîðà 2 32 0 ïë 3 2 4 1 11 bl d bl d R R +π+ = σ + σ = , (5) ãäå R0=ρl/(àb) � òåìíîâîå ñîïðîòèâëåíèå ôîòîðåçè- ñòîðà, êîãäà d=0. Ôîðìóëà (5) ïîëó÷åíà ïðè ñëåäóþùèõ óïðîùå- íèÿõ. Âî-ïåðâûõ, ñ÷èòàåì, ÷òî ñîïðîòèâëåíèå îñâåùåí- íîé ÷àñòè ìíîãî ìåíüøå ñîïðîòèâëåíèÿ íåîñâåùåí- íîé, è ïåðâîé ïðåíåáðåãàåì. Ïîñêîëüêó ñïîñîá à b I ñ õ O dx σx l Ñòðóêòóðà ôîòîðåçèñòîðà äëÿ ðàñ÷åòà 1 2 3 4 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 2 31 ÊÎÍÒÐÎËÜ. ÊÀ×ÅÑÒÂÎ. ÍÀÄÅÆÍÎÑÒÜ ïðåäíàçíà÷åí äëÿ îïðåäåëåíèÿ äèàìåòðà ëó÷à ëàçåðà, èíòåíñèâíîñòü êîòîðîãî äîñòàòî÷íî âåëèêà, òî êîí- öåíòðàöèÿ íîñèòåëåé â îñâåùåííîé ÷àñòè ìíîãî áîëü- øå, ÷åì â íåîñâåùåííîé ÷àñòè, è óïðîùåíèå îáî- ñíîâàíî (ôîòîðåçèñòîð èç âûñîêîîìíîãî ìàòåðèàëà). Ñëåäîâàòåëüíî, ôîðìóëîé (5) ìîæíî ïîëüçîâàòüñÿ, åñëè ïîòîê èçëó÷åíèÿ âûøå îïðåäåëåííîé ìèíèìàëü- íîé âåëè÷èíû Ô0, ïðè êîòîðîé êîíöåíòðàöèÿ íîñèòå- ëåé â îñâåùåííîé ÷àñòè ôîòîðåçèñòîðà íà ïîðÿäîê âûøå, ÷åì â íåîñâåùåííîé. Âî-âòîðûõ, ðàñ÷åò ïðîâåäåí â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî ëèíèè òîêà îò ëåâîãî êîíòàêòà ê ïðàâîìó ïðåäñòàâëÿ- þò ñîáîé ïðÿìûå ïàðàëëåëüíûå ëèíèè. Îäíàêî ëèíèè òîêà â öåíòðàëüíîé ÷àñòè ôîòîðåçèñòîðà áóäóò èñêðèâ- ëÿòüñÿ â ñòîðîíó îñâåùåííîãî ïÿòíà, ïðåäñòàâëÿþ- ùåãî ñîáîé (ñ ó÷åòîì ñêàçàííîãî âûøå) ýêâèïîòåí- öèàëüíóþ ïîâåðõíîñòü, ïîýòîìó äëÿ êàæäîãî êîíê- ðåòíîãî ôîòîðåçèñòîðà íåîáõîäèìà êîððåêòèðîâêà òå- îðåòè÷åñêîé âåëè÷èíû R (äëÿ îïòèìàëüíîãî d) ñ ýêñ- ïåðèìåíòàëüíîé. Â-òðåòüèõ, ïðè áîëüøèõ âåëè÷èíàõ äëèíû äèô- ôóçèîííîãî ñìåùåíèÿ íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé L îá- ëàñòü, ãäå ãåíåðèðóþòñÿ íîñèòåëè, áóäåò ðàñïëûâàòü- ñÿ ïîä äåéñòâèåì äèôôóçèè, è åå äèàìåòð íå áóäåò ñîîòâåòñòâîâàòü äèàìåòðó ñâåòîâîãî ïÿòíà. Ïîýòî- ìó íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü ìàòåðèàë ñ ìàëûì çíà- ÷åíèåì L, íàïðèìåð ñóëüôèä êàäìèÿ, â êîòîðîì L ïîðÿäêà 10 ìêì. Îïûòíàÿ ïðîâåðêà ñïîñîáà îñóùåñòâëÿëàñü ñ èñïîëüçîâàíèåì ôîòîðåçèñòîðà òèïà ÔÑÊ-1. Ðàç- ìåðû åãî ñâåòîâîé ïëîùàäêè ñîñòàâëÿëè 4×4 ìì. Ïðè òàêèõ ðàçìåðàõ òåìíîâîå ñîïðîòèâëåíèå ðàâ- íî 2,48 ÌÎì. Ïðè îñâåùåíèè ëó÷îì ñ d=2 ìì îò ëàçåðà ËÃ-78 (êðàñíûé ñâåò) ñîïðîòèâëåíèå óìåíü- øàëîñü äî 1,9 ÌÎì. Ïðè óêàçàííîì äèàìåòðå îï- ðåäåëåííîå ïî (5) ñîïðîòèâëåíèå ðàâíî 1,93 ÌÎì. Äîñòàòî÷íî õîðîøåå ñîâïàäåíèå ðàññ÷èòàííîãî è ýêñïåðèìåíòàëüíîãî çíà÷åíèÿ R (â ïðåäåëàõ îøèá- êè, îïðåäåëÿåìîé êëàññîì òî÷íîñòè èñïîëüçóåìûõ ïðèáîðîâ) ïîêàçûâàåò, ÷òî âåëè÷èíà d, äåéñòâèòåëü- íî, ìîæåò áûòü îïðåäåëåíà èç (5) ïî ýêñïåðèìåíòàëü- íîìó çíà÷åíèþ R. Ïðè óìåíüøåíèè äèàìåòðà ëó÷à äî 1 ìì çíà÷åíèå R ñîñòàâëÿåò 2,3 ÌÎì, ÷òî òàêæå íà- õîäèòñÿ â óäîâëåòâîðèòåëüíîì ñîîòâåòñòâèè ñ ôîð- ìóëîé (5). Íà ïðàêòèêå îïðåäåëåíèå äèàìåòðà ëó÷à ñâåòà ïðî- èçâîäèòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïðè îòñóòñòâèè ñâå- òà èçìåðÿåòñÿ òåìíîâîå ñîïðîòèâëåíèå ôîòîðåçèñòî- ðà R0. Çàòåì íà ôîòîðåçèñòîð íàïðàâëÿåòñÿ ëó÷ òàêîé èíòåíñèâíîñòè, ÷òîáû ïðè åå óìåíüøåíèè â äâà ðàçà (íàïðèìåð ôèëüòðîì) âåëè÷èíà R íå èçìåíÿëàñü, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî ïîòîê èçëó÷åíèÿ âûøå Ô0. Ïîñëå ýòîãî èçìåðÿåòñÿ ñîïðîòèâëåíèå R. Çíàÿ ðàç- ìåðû ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàäêè, äèàìåòð ëó÷à ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå (5). Äëÿ óáûñòðåíèÿ ïðîöåññà èçìåðåíèÿ (ïðè èçâåñò- íûõ b, l è R0 äëÿ êîíêðåòíîãî ôîòîðåçèñòîðà) ñòðîèò- ñÿ ãðàôèê çàâèñèìîñòè R=f(d), îòêóäà ëåãêî îïðåäå- ëèòü d ïî èçìåðåííîé âåëè÷èíå R. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî âåëè÷èíà R íå çàâèñèò îò ïîëîæåíèÿ ñâåòîâîãî ïÿòíà íà ôîòîðåçèñòîðå (ò. å. ïðè èçìåðåíèè ëó÷ íå îáÿçàòåëüíî íàïðàâëÿòü â öåíòð ôîòîïðèåìíîé ïëî- ùàäêè), ÷òî óïðîùàåò ïðîöåññ èçìåðåíèÿ. Î÷åâèäíûìè ïðåäåëüíûìè îãðàíè÷åíèÿìè ìåòî- äà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ðàçìåðû ÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàä- êè ôîòîðåçèñòîðà äîëæíû áûòü áîëüøå äèìåòðà ëó÷à, à èíòåíñèâíîñòü ëó÷à íå äîëæíà ïðåâûøàòü çíà÷å- íèÿ, ïðè êîòîðîì ïðîèñõîäèò çàìåòíûé íàãðåâ ôîòî- ðåçèñòîðà. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Ëèòâàê Â. È. Ôîòîýëåêòðè÷åñêèå ïðèáîðû è ðåãóëÿòîðû â ìàøèíîñòðîåíèè.� Ì.: Ìàøãèç, 1962. 2. Ñâå÷íèêîâ Ñ. Â., Ñìîâæ À. Ê., Êàãàíîâè÷ Ý. Á. Ôîòîïî- òåíöèîìåòðû è ôóíêöèîíàëüíûå ôîòîðåçèñòîðû.� Ì.: Ñîâ. ðàäèî, 1978. Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 18.03 2003 ã. Îïïîíåíò ê. ò. í. Â. Ã. ÊÀÁÀÐÓÕÈÍ (ÒÈÓèÝ, ã. Òàãàíðîã) Ê. ò. í. Ì. Ä. ÑÊÓÁÈËÈÍ Ðîññèÿ, Òàãàíðîãñêèé ðàäèîòåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò E-mail: scubilin@hotbox.ru Ìîæåò íàéòè ïðèìåíåíèå â êîíòðîëå ìàññû (âåñà) òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ â íå- ïîäâèæíîì èëè äâèæóùåìñÿ ñîñòîÿíèè. Èçìåðåíèå ìàññû (âåñà) äâèæóùèõñÿ îáúåêòîâ è, â îñîáåííîñòè, îáúåêòîâ ñî çíà÷èòåëüíûìè ãàáàðèò- íî-âåñîâûìè õàðàêòåðèñòèêàìè çàòðóäíåíî â ñèëó îãðàíè÷åííîñòè ôóíêöèîíàëüíûõ âîçìîæíîñòåé èç- âåñòíîé âåñîèçìåðèòåëüíîé òåõíèêè, åå çíà÷èòåëüíîé èíåðöèîííîñòè è ïîãðåøíîñòè, âíîñèìîé â óñëîâè- ÿõ ñåéñìè÷åñêîé íåñòàáèëüíîñòè. Âìåñòå ñ òåì ìàññà (âåñ) òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà èõ ìàíåâðåííîñòü, à â êîíå÷- ÑÏÎÑÎÁ ÈÇÌÅÐÅÍÈß ÌÀÑÑÛ (ÂÅÑÀ) ÄÂÈÆÓÙÈÕÑß ÎÁÚÅÊÒΠíîì èòîãå è íà áåçàâàðèéíîñòü íà òðàíñïîðòå è, îñî- áåííî, â àâèàöèè.  ïîñëåäíåå âðåìÿ ó÷àñòèëèñü ñëó- ÷àè âîçíèêíîâåíèÿ íåøòàòíûõ ñèòóàöèé íà ñóäàõ òðàíñ- ïîðòíîé àâèàöèè, ÷åìó ïðè÷èí áîëåå ÷åì äîñòàòî÷íî. Èçâåñòíû ñïîñîáû èçìåðåíèÿ âåñà (ìàññû) îáúåê- òîâ ñ ïðèìåíåíèåì ðû÷àæíûõ, ïðóæèííûõ, òåíçîìåò- ðè÷åñêèõ, ïüåçîýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòîàíèçîòðîï- íûõ ñðåäñòâ, ïðåäïîëàãàþùèå ìåõàíè÷åñêîå âîçäåé- ñòâèå íà ÷óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû, íà äàò÷èêè ñèñ- òåì âåñîèçìåðåíèÿ. Íî ýòè ñïîñîáû è ñðåäñòâà ãðî- ìîçäêè è íå ëèøåíû ñóùåñòâåííûõ íåäîñòàòêîâ.  ÷àñòíîñòè, îíè íå ïîçâîëÿþò äèñòàíöèîííî è â äâè- æåíèè îöåíèòü ìàññó (âåñ) îáúåêòîâ.
id oai:tkea.com.ua:article-1285
institution Technology and design in electronic equipment
keywords_txt_mv keywords
language Ukrainian
last_indexed 2026-07-01T01:00:46Z
publishDate 2003
publisher PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
record_format ojs
resource_txt_mv wwwtkeacomua/b2/7206cd8428a93730847c5f988bc00ab2.pdf
spelling oai:tkea.com.ua:article-12852026-06-30T17:51:02Z Determination of beam diameter using a photodetector Определение диаметра луча с помощью фотоприемника Vikulina, L. F. Mingalyov, V. A. beam diameter photodetector photoresistor measurement light‑sensitive area диаметр луча фотоприемник фоторезистор измерение световая площадка A formula has been derived that relates the resistance of a photoresistor, onto whose light‑sensitive area a beam falls, to the diameter of this beam, provided the beam diameter is smaller than the dimensions of the light‑sensitive area. Using this formula, the beam diameter can be calculated by substituting the measured resistance value. Получена формула, связывающая сопротивление фоторезистора, на световую площадку которого падает луч, с диаметром этого луча, если диаметр луча меньше размеров световой площадки. По этой формуле и вычисляется значение диаметра луча с подставлением в нее значения измеряемого сопротивления. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2003-04-30 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.30 Technology and design in electronic equipment; No. 2 (2003): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 30-31 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 2 (2003): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 30-31 3083-6549 3083-6530 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.30/1185 Copyright (c) 2003 L. F. Vikulina, V. A. Mingalev http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
spellingShingle диаметр луча
фотоприемник
фоторезистор
измерение
световая площадка
Vikulina, L. F.
Mingalyov, V. A.
Определение диаметра луча с помощью фотоприемника
title Определение диаметра луча с помощью фотоприемника
title_alt Determination of beam diameter using a photodetector
title_full Определение диаметра луча с помощью фотоприемника
title_fullStr Определение диаметра луча с помощью фотоприемника
title_full_unstemmed Определение диаметра луча с помощью фотоприемника
title_short Определение диаметра луча с помощью фотоприемника
title_sort определение диаметра луча с помощью фотоприемника
topic диаметр луча
фотоприемник
фоторезистор
измерение
световая площадка
topic_facet beam diameter
photodetector
photoresistor
measurement
light‑sensitive area
диаметр луча
фотоприемник
фоторезистор
измерение
световая площадка
url https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.30
work_keys_str_mv AT vikulinalf determinationofbeamdiameterusingaphotodetector
AT mingalyovva determinationofbeamdiameterusingaphotodetector
AT vikulinalf opredeleniediametralučaspomoŝʹûfotopriemnika
AT mingalyovva opredeleniediametralučaspomoŝʹûfotopriemnika