Chương 4 XÂY DỰNG HỆ ĐO, CHẾ TẠO THIẾT BỊ VÀ ĐO MẪU
4.4. Chế tạo thiết bị
4.4.2. Tối ưu thụng số kỹ thuật
Thiết bị cần ủược căn chỉnh ủể ủảm bảo tớnh chất tuyến tớnh trờn toàn dải ủo. Chỳng ta cú thể phõn hệ ủo thành hai khối: khối tớn hiệu tương tự và khối tớn hiệu số. Khối tớn hiệu số gồm biến ủổi ADC, DSP và PC ủó ủược chuẩn húa nờn việc căn chỉnh thiết bị chủ yếu tập trung vào việc tối ưu chế ủộ làm việc của khối tớn hiệu tương tự bao gồm khối thu - phỏt quang, hệ quang và quả cầu tớch phõn ủụi. Như ủó trỡnh bày trong mục 3.4, hệ quang ủó ủược căn chỉnh, ủảm bảo quang trục của laser diode trựng với quang trục của thấu kớnh và của quả cầu tớch phõn ủụi. Như vậy, việc căn chỉnh chỉ cũn phụ thuộc chủ yếu vào việc tối ưu quả cầu tớch phõn và cỏc ủầu thu - phỏt quang.
Để xỏc ủịnh hệ số hấp thụ, hệ số tỏn xạ và hệ số bất ủối xứng của cỏc mẫu ủo, chỳng ta cần xỏc ủịnh cỏc thành phần Rd, Td và Tc(mục 2.5). Theo cụng thức
(2.34), thành phần Td ủược xỏc ủịnh theo cỏc bước như sau (hỡnh 4.26):
Hỡnh 4.26. Xỏc ủịnh thành phần Td
Đặt thanh Spectralon cú hệ số phản xạ 98,5% tại khe ra của quả cầu #2;
Đo mức tớn hiệu tại ủầu thu PD2 trong hai trường hợp: cú mẫu và khụng cú mẫu trong cuvvete. Td ủược xỏc ủịnh bằng tỷ số giữa hai mức tớn hiệu trờn. Thành phần Rdủược xỏc ủịnh theo hỡnh 4.27 gồm cỏc bước sau:
Đặt thanh Spectralon tại khe ra của quả cầu tớch phõn #1 và ủo mức tớn hiệu Z tại ủầu thu PD1;
Thay thanh Spectralon bằng cuvette chứa mẫu và ủo mức tớn hiệu X tại PD1;
Lấy mẫu khỏi cuvette, tắt nguồn và ủo tớn hiệu nền tại PD1 ủể xỏc ủịnh thành phần Y. Rdủược xỏc ủịnh từ cỏc thành phần X, Y, Z theo cụng thức (2.35). Thanh Spectralon Cuvette PD2 PD1 Laser beam
Hỡnh 4.27. Xỏc ủịnh thành phần Rd
Thành phần truyền qua chuẩn trực Tcủược xỏc ủịnh như sau (hỡnh 4.28):
Đo mức tớn hiệu tại ủầu thu PD3 khi cuvette khụng chứa mẫu;
Đo mức tớn hiệu tại PD3 khi cú mẫu. Tcủược xỏc ủịnh bằng tỷ số giữa hai trường hợp: cuvette chứa mẫu và khụng chứa mẫu theo cụng thức (2.36).
Hỡnh 4.28. Xỏc ủịnh thành phần Tc
Tiếp ủến, tỏc giả ủó ủiều chỉnh cụng suất phỏt của laser ủể photodiode khụng bị bóo hũa. Như ủó trỡnh bày trong mục 4.2.1, ủiện ỏp lối ra cao nhất của cỏc ủầu thu cú thể ủạt ủược bằng (Vs – 1,3 V). Trong khi ủú, ủiện ỏp nguồn của cỏc ủầu thu là
±12 V. Do vậy, ủể ủảm bảo sự phụ thuộc tuyến tớnh giữa ủiện ỏp lối ra của cỏc ủầu thu vào cường ủộ ỏnh sỏng tới ủầu thu, cường ủộ ỏnh sỏng tới ủó ủược ủiều chỉnh với mức ủiện ỏp lối ra cao nhất tại cỏc ủầu thu vào khoảng 10 V. Việc ủiều chỉnh này ủược thực hiện nhờ thay ủổi chiết ỏp VR trong hỡnh 4.22. Sau khi ủó ủiều chỉnh chiết ỏp VR phự hợp và duy trỡ vũng phản hồi õm ủối với cường ủộ phỏt xạ của laser diode, dũng nuụi laser diode và photodiode ủược giữ ổn ủịnh nhờ sử dụng cỏc nguồn một chiều +5 VDC, ±12 VDC ủược xõy dựng từ cỏc IC ổn ỏp LM7805, LM7812, LM7912. Laser beam Cuvette PD2 PD1 PD3 Laser beam PD2 PD1 Thanh Spectralon PD3