Heijastusmetrin ilmaisimien elektroniikan toteutus

Abstract

Tämä työ tehtiin Oulun yliopiston Mittalaitelaboratoriolle. Sen eräs tutkimusalue on nesteiden optisten ominaisuuksien määritys heijastusmittauksen avulla. Työssä suunniteltiin ja rakennettiin jo olemassa olevaan heijastusmittauslaitteistoon uudentyyppinen ilmaisin, joka hyödyntää rivivalodioditeknologiaa. Rivivalodiodi mahdollistaa nesteiden nopeamman taitekertoimen määrittämisen kuin nykyinen yksi-ikkunainen ilmaisin. Käyttämällä rivivalodiodia voidaan myös luopua mittalaitteessa käytettävästä askelmoottorista, jolloin laite on pienempi ja edullisempi. Laitteisto sisältää rivivalodiodin lisäksi myös kaksi yksi-ikkunaista valodiodia ja kaksi lämpötilan mittaukseen tarkoitettua lämpötila-anturia. Näiltä signaali viedään suoraan päävahvistinkortille. Rivivalodiodi tarvitsee erillisen esivahvistinkortin, joka vahvistaa ja tekee rivivalodiodin antamasta signaalista pulssijonon. Pulssijono voidaan vasta tämän jälkeen viedä päävahvistinkortille. Josta signaalit viedään National Instrumentsin tiedonkeruukortille, joka on kytketty tietokoneeseen. Mittauslaitteiston tiedonkeruu on tehty käyttäen National Instrumentsin LabVIEW-ohjelmistoa. Lämpötila-antureina käytettiin Pt100-vastuselementtejä. Rivivalodiodia varten tarvittava C9004-esivahvistinkortti oli valmis komponentti. Elektroniikan suunnittelussa käytettiin PADS-ohjelmistoa. Elektroniikan toiminta varmennettiin mittaamalla. Yksi-ikkunaisten valodiodien toiminta testattiin käyttämällä valolähdettä ja katkojaa. Rivivalodiodin toiminta varmistettiin käyttämällä valolähdettä, joka kohdennettiin erikseen jokaiseen rivivalodiodin ikkunaan. Valonilmaisimet toimivat suunnitellulla tavalla. Varsinaisia mittauksia ei vielä pystytty suorittamaan, koska uusi ilmaisin vaatii erilaisen mittauskennon rakentamisen.

This bachelor´s thesis was commissioned by the Measurement and Sensor Laboratory of Oulu University. One field of research of the Measurement and Sensor Laboratory is the determination of optical properties in liquids by using reflection measurement technology. The objective of the thesis was to design and build to already existing reflection measurement equipment a new kind of detector, which utilizes the so called array detector technology. The array detector can determine the reflection index faster than a single-window detector. By a using array detector it is also possible to abandon the stepper motor, making the equipment lighter and cheaper. This equipment also contains two single-window detectors and two temperature measurement elements. From the detectors and the temperature sensor the signal will be conducted sraight to the main amplifier card. The array detector will need an individual preamplifier card which will amplify the signal and covert it into a pulse group. The pulse group can be conducted to the main amplifier card after that. From the main amplifier card the signal will be conducted to the data acquisition card which is connected to the computer. Information collection was made by using the LabVIEW software of National Instruments. The temperature was measured by the Pt100 resistor elements. The preamplifier was a plug-in component. The PADS program was used in the design of electronics. The functioning of electronics was certified by making measurements. The single-window detectors were tested by using a lightsource and a chopper. The array detector was tested by using a light source focused at each channel of the array detector one at a time.