DE10064514C2 - Anordnung zur Ausgabe eines Sondensignals - Google Patents
Anordnung zur Ausgabe eines SondensignalsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sondensignal-Ausgabevor
richtung, die als Sondensignal ein dem zu untersuchenden Signal
entsprechendes elektrisches Signal aus einem optischen Signal
gewinnt, das eine Polarisationskomponente entsprechend der Span
nung des zu untersuchenden Signals enthält, und das Sondensignal
an eine Meßeinheit liefert.
Eine übliche Ausgabevorrichtung für Sondensignale umfaßt eine
elektrooptische Sonde mit einem optischen System zur Kopplung
eines elektrooptischen Kristalls, dessen Polarisationsebene
durch ein elektrisches Feld verändert wird, an ein Bauteil,
an welchem ein (nachfolgend als Meßsignal bezeichnetes) Signal
eines zu untersuchenden Gegenstandes, wie eines IC, erscheint;
ferner reproduziert die Vorrichtung das Meßsignal entsprechend
dem Polarisationszustand von durch diesen elektrooptischen Kris
tall reflektiertem Licht und erzeugt ein optisches Signal mit
einem dem Meßsignal entsprechenden Polarisationszustand;
schließlich enthält die Vorrichtung eine Lichtempfängerschal
tung, der dieses optische Signal zugeführt wird und die ein
elektrisches Signal entsprechend dem Polarisationszustand des
optischen Signals erzeugt.
Diese Sondensignal-Ausgabevorrichtung hat gegenüber einem
konventionellen Meßsystem mit einer elektrischen Sonde folgende
Vorteile:
- 1. Weil beim Auftreten des Meßsignals keine Grundlinie benötigt wird, ist die Messung einfacher.
- 2. Weil ein Metallstift am äußeren Ende der elektrooptischen Sonde von Schaltungen auf der Oszilloskopseite elektrisch isoliert ist, ist die Beobachtung von Kurvenformen möglich, ohne daß der Zustand des Meßsignals etwa beeinflußt würde.
- 3. Die Verwendung optischer Impulse stellt eine Messung in einem breiten Band bis in den Gigahertz-Bereich sicher.
Ein Beispiel für den Aufbau einer elektrooptischen Sonde, wie sie aus der US 5808473 A bekannt ist, welche
bei dieser Sondensignal-Ausgabevorrichtung verwendet wird, sei
mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben. Bei dieser Darstellung sitzt
ein Metallstift 1A, welcher einen Teil, wo ein Meßsignal er
scheint, berührt, in der Mitte eines Probenkopfes 1 aus Isola
tormaterial. Ein elektrooptisches Element (elektrooptischer
Kristall) 2, dessen Polarisationsebene durch ein elektrisches
Feld verändert wird, hat einen dünnen Reflektionsfilm 2A auf
einer, an der Seite des Metallstiftes gelegenen Endfläche. Der
Reflexionsfilm 2A steht im Kontakt mit dem Metallstift 1A.
Die Bezugsziffer 4 bezeichnet eine λ/2-Platte, und die Bezugs
ziffer 5 bezeichnet eine λ/4-Platte. Die Bezugsziffern 6 und 8
bezeichnen Polarisationsstrahlaufspalter. Die Bezugsziffer 7 be
zeichnet eine Faraday-Zelle. Die Bezugsziffer 9 bezeichnet eine
Laserdiode, welche einen Laserstrahl entsprechend einem Impuls
signal (Steuersignal) aussendet, der vom Hauptgerät einer (nicht
dargestellten) Meßeinheit, wie einem EOS(elektro-optischem
Sampler)Oszilloskop, abgegeben wird. Die Bezugsziffer. 10 be
zeichnet eine Kollimatorlinse, welche den Laserstrahl von der
Laserdiode 9 zu einem Parallelstrahl L bündelt. Das elektroopti
sche Element 2, die λ/2-Platte 4, die λ/4-Platte 5, die Polarisationsstrahlaufspalter
6 und 8 und die Faraday-Zelle 7 liegen
im optischen Weg eines parallelen Laserstrahls L.
Die Bezugsziffern 11 und 13 bezeichnen Sammellinsen, die jeweils
die von den Polarisationsstrahlaufspaltern 6 und 8 aufgespalte
nen Laserstrahlen konvergieren lassen. Die Bezugsziffern 12 und
14 bezeichnen Photodioden als photoelektrische Wandlerelemente,
welche die von den Sammellinsen 11 und 13 konvergierten Laser
strahlen in elektrische Signale umwandeln und diese Signale an
das Hauptgerät der Meßeinheit schicken. Die Photodioden 12 und
14 bilden eine Lichtempfängerschaltung, wie unten noch erläutert
wird.
Mit 15 ist ein Sondenkörper bezeichnet, der als elektrooptische
Sonde dient. 17 bezeichnet einen Isolator, welcher die λ/4-
Platte 5, die beiden Polarisationsstrahlaufspalter 6 und 8 und
die Faraday-Zelle 7 umfaßt. Der Isolator 17 leitet von der
Laserdiode 9 emittiertes Licht und trennt vom Reflexionsfilm 2a
reflektiertes Licht ab.
Ein Beispiel für den Aufbau einer üblichen Lichtempfängerschal
tung, welches bei der Sondensignalausgabevorrichtung verwendet
wird, sei nun anhand von Fig. 3 beschrieben. Eine diesbezügliche Lichtempfängerschaltung ist aus der
DE 199 54 368 A1 bekannt. In dieser Darstel
lung bezeichnet die Zahl 100 eine Vorspannungsquelle, die Zahlen
12 und 14 die Photodioden, die Zahlen 102 und 105 Widerstände,
die Zahlen 103 und 106 Verstärker, die Zahl 107 einen Stromspie
gel, die Zahl 108 einen A/D-Wandler, die Zahl 109 einen Diffe
renzverstärker mit Widerständen 109A bis 109D und einem Opera
tionsverstärker 109E, die Zahl 110 einen Widerstand und die Zahl
111 einen A/D-Wandler.
Bei dieser Lichtempfängerschaltung verstärken die Verstärker 103
bzw. 106 Ströme, die von den durch die Vorspannungsquelle 100
vorgespannten Photodioden 12 und 14 erzeugt werden, und der Dif
ferenzverstärker 109 verstärkt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen
der Verstärker 103 und 106 und ergibt so ein Son
densignal. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 109 wird
in dem A/D-Wandler 111 von analoger in digitale Form umgewan
delt. Die von den Photodioden 12 und 14 erzeugten Ströme werden
von der Stromüberwachungsschaltung 107 überwacht, und ihre Werte
werden im A/D-Wandler 108 einer A/D-Wandlung unterworfen.
Es sei nachstehend die Betriebsweise dieser konventionellen An
ordnung beschrieben. Die in Fig. 2 gezeigte Laserdiode 9 emit
tiert bei Ansteuerung mit einem Impulssignal (Steuersignal)
einen gepulsten Laserstrahl mit einer Abtastperiode. Der Laser
strahl wird durch die Sammellinse 10 in Form parallelen Lichts
gebracht, welches geradewegs durch den Polarisationsstrah
laufspalter 8, die Faraday-Zelle 7 und den Polarisationsstrah
laufspalter 6 läuft, dann durch die λ/4-Platte 5 und die λ/2-
Platte 4 und in das elektrooptische Element 2 eintritt.
Der auftreffende Laserstrahl wird von dem Reflexionsfilm 2a
reflektiert, der auf der Endfläche des elektrooptischen Elemen
tes an der Seite des Metallstiftes gebildet ist. Wenn der Me
tallstift 1A im Kontakt mit einem Meßpunkt gebracht wird, dann
wandert ein elektrisches Feld, das der dem Metallstift 1A zuge
führten Spannung entspricht, zum elektrooptischen Element 2 und
verursacht eine Änderung des Brechungsindexes des elektroopti
schen Elementes 2 entsprechend dem Pockels-Effekt. Wenn der von
der Laserdiode 9 emittierte Laserstrahl in das elektrooptische
Element 2 hineinwandert, ändert sich der Polarisationszustand
des Lichts, so daß der von der Endfläche 2A des elektrooptischen
Elementes 2 reflektierte Laserstrahl eine polarisierte Komponen
te enthält, die der Spannung des Meßsignals entspricht.
Der von der Endfläche 2A des elektrooptischen Elements reflek
tierte Laserstrahl durchläuft wiederum die λ/2-Platte 4 und die
λ/4-Platte 5, und ein Teil dieses Laserstrahls (die entsprechend
der Spannung des Meßsignals polarisierte Komponente) wird von
dem Polarisationsstrahlaufspalter 6 abgetrennt und durch die
Sammellinse 11 zur Konvergenz gebracht, ehe er in die Photodiode
12 gelangt, welche die Lichtempfängerschaltung bildet. Der La
serstrahl, welcher den Polarisationsstrahlaufspalter 6 durchlau
fen hat, wird vom Polarisationsstrahlaufspalter 8 abgetrennt und
von der Sammellinse 11 zur Konvergenz gebracht. Das konvergierte
Licht gelangt zur Photodiode 14, die in Fig. 3 gezeigt ist, um
in ein elektrisches Signals umgewandelt zu werden.
Es sei nun die Betriebsweise der Lichtempfängerschaltung erläu
tert. Wenn sich der Brechungsindex des elektrooptischen Elemen
tes 2 infolge einer Änderung der Spannung des Meßsignals ver
ändert, dann unterscheidet sich das Ausgangssignal der Photodio
de 12 von demjenigen der Photodiode 14. Die Lichtempfängerschal
tung arbeitet in der Weise, daß sie diese Ausgangssignaldiffe
renz erkennt und an ihrem Ausgang ein dem Meßsignal entsprechen
des Sondensignal liefert.
Dies sei im folgenden näher beschrieben. Wenn die Photodiode 12
der Lichtempfängerschaltung einen Laserstrahl vom Polarisa
tionsstrahlaufspalter 6 erhält, dann erzeugt die Photodiode 12
einen Strom entsprechend der Intensität des Laserstrahls. An
einem Ende des Widerstandes 102 erscheint eine diesem Strom ent
sprechende Spannung, die vom Verstärker 103 verstärkt wird. Der
Differenzverstärker 9 liefert ein Sondensignal entsprechend der
Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Verstärker 103 und
106 an das Hauptgerät der Meßeinheit.
Bei der üblichen Lichtempfängerschaltung werden, wie oben erläu
tert, von den Photodioden 12 und 14 festgestellte Signale je
weils von den Verstärkern 103 und 106 verstärkt, und die Diffe
renz zwischen den beiden verstärkten Signalen wird dann mit dem
Differenzverstärker 109 gewonnen, und damit ist es möglich, ein
unverfälschtes Sondensignal zu ermitteln.
Der von der Stromüberwachungsschaltung 107 überwachte Strom wird
einer A/D-Umwandlung mit dem A/D-Wandler 108 unterzogen, und der
Wert des resultierenden Signals wird zusammen mit dem Wert des
durch die Umwandlung im A/D-Wandler 111 gewonnenen Sondensignals
zur Kontrolle des Betriebs der Photodioden 12 und 14, zu Kalib
rierungszwecken usw. benutzt. Weiterhin ist es erforderlich, die
Polarisationsebene des auftreffenden Laserstrahls mit der Kris
tallachse des elektrooptischen Elementes auszurichten. Die Pola
risationsebene wird durch Drehen der λ/2-Platte 4 und der λ/4-
Platte 5 justiert.
Jedoch hat die übliche Vorrichtung zur Lieferung eines Sonden
signals Nachteile wie Änderungen der Empfindlichkeit bei der
Messung eines zu untersuchenden Signals infolge von Änderungen
der Lichtmenge aufgrund von Temperaturänderungen der Laserdiode
9, also infolge von Schwankungen der optischen Ausgangsleistung,
Verlusten im optischen System und dgl., die zu einer Verschlech
terung der Genauigkeit der Messung des zu untersuchenden Signals
führen.
Demgemäß besteht eine Aufgabe der. Erfindung in der Schaffung
einer Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals mit einer
Regelung zur Stabilisierung der optischen Ausgangsleistung einer
Lichtquelle, wie einer Laserdiode, um die Meßempfindlichkeit für
das zu untersuchende Signal konstantzuhalten oder automatisch
einzujustieren, so daß die Präzision der Messung des untersu
chenden Signals verbessert werden kann.
Die oben genannte Aufgabe wird
gelöst durch eine Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals
mit den im Anspruch 1 angegeben Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Eine solche Konstruktion kann verhindern, daß die Detektions
empfindlichkeit des Meßsignals sich bei Schwankungen der Aus
gangsleistung der Lichtquelle, Verlusten im optischen System und
dgl. verändert, so daß die Meßempfindlichkeit konstantgehalten
wird, und dies führt zu einer Verbesserung der Meßgenauigkeit
eines Sondensignals.
Der Treiberstrom, welcher der Lichtquelle von der Stromtreiber
schaltung zugeführt wird, kann durch externen Eingriff einstell
bar gemacht werden. Damit lassen sich willkürliche Einstellungen
der Meßempfindlichkeit für das Sondensignal durchführen. Weiter
hin kann die Stromtreiberschaltung mit einer Rückkopplungsrege
lung arbeiten, die Änderungen des vom Addierer gelieferten Addi
tionssignals so berücksichtigt, daß das Additionsausgangssignal
konstant wird. Auf diese Weise läßt sich die Meßempfindlichkeit
für das Sondensignal automatisch justieren.
Wünschenswerterweise soll der Operationsverstärker mit einem Be
zugsspannungsgenerator verbunden sein, der eine Bezugsspannung
erzeugt, um im Hinblick auf die Treiberschaltung die Größe des
einem Steuereingang zugeführten Rückkopplungssignals kontrollieren
zu können, so daß die Lichtquelle mit einem über eine Ein
stellung der Bezugsspannung willkürlich bestimmbaren Treiber
strom angesteuert wird.
Weiterhin kann eine Laserdiode als Lichtquelle benutzt werden,
so daß das auf die elektrooptische Sonde auftreffende Licht eine
genügende Intensität hat und die Meßempfindlichkeit für das Son
densignal genügend hoch gemacht werden kann.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Liefe
rung eines Sondensignals gemäß einer Ausführungsform der Erfin
dung;
Fig. 2 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung des Kon
zepts einer normalen elektrooptischen Sonde in einer Sonden
signal-Lieferungsschaltung; und
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer
Lichtempfängerschaltung in einer Sondensignal-Lieferungsvor
richtung.
Eine nachstehend erläuterte Ausführungsform begrenzt in keiner
Weise die Erfindung gemäß dem Umfang der beiliegenden Ansprüche.
Nicht alle Merkmale, die in der folgenden Beschreibung der Aus
führungsform erläutert werden, müssen kombiniert werden, um die
obige Aufgabe zu lösen.
Es sei nun eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In Fig. 1, die ein Block
schaltbild zur Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Vor
richtung zur Lieferung eines Sondensignals zeigt, sind mit den
Zahlen 21 und 22 Photodioden bezeichnet, die als erste und zweite
photoelektrische Wandlerelemente dienen und denen ein Laser
strahl über jeweilige optische Faserkabel H1 und H2 von einer
elektrooptischen Sonde 15 zugeführt wird. Die Photodioden 21 und
22, die den bereits diskutierten üblichen Photodioden 12 und 14
entsprechen, sind in Reihe miteinander geschaltet, so daß ihre
Stromflußrichtungen zueinanderpassen. Die Reihenschaltung dieser
Photodioden 21 und 22 liegt zwischen einer positiven Stromquelle
23, die als erste Vorspannungsquelle dient, und einer negativen
Stromquelle 24, die als zweite Vorspannungsquelle dient, und
zwar jeweils über entsprechende Stromüberwachungsschaltungen 25
bzw. 26. Ein Signalausgangsanschluß 29 ist über einen Verstärker
27 und einen Verstärkungseinsteller 28 an einen Verbindungspunkt
P zwischen den Photodioden 21 und 22 angeschlossen. An den
Signalausgangsanschluß 29 ist ein Sondensignal-Eingangsanschluß
eines Oszilloskops oder Spektrumanalysators anzuschließen. Der
Verstärker 27 bildet eine Ausgangsschaltung, die ein elektri
sches Signal, das am Verbindungspunkt P zwischen den Photo
dioden 21 und 22 gewonnen wird, an eine Meßschaltung wie ein
Oszilloskop abgibt.
Die Stromüberwachungsschaltungen 25 bzw. 26 überwachen die in
den Photodioden 21 und 22 fließenden Ströme und wandeln sie in
Spannungen um. Individuell überwachte Werte A und B werden auf
einen Addierer 30 gegeben, der die Operation A + B durchführt.
Eine Änderung der Summe der überwachten Ströme entspricht einer
Änderung der Größe der Lichtemission aus einer Laserdiode 9. Das
Ausgangssignal aus dem Betrieb des Addierers 30 wird über einen
Widerstand 32 als Eingangssignal dem negativen Eingangsanschluß
eines Operationsverstärkers 31 zugeführt. Eine willkürliche Be
zugsspannung als Ausgang eines Bezugsspannungsgenerators 33,
wird dem positiven Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 31
als Eingangssignal zugeführt. Daher liefert der Operationsver
stärker 31 ein Steuersignal entsprechend der Differenz zwischen
dem Ausgangssignal des Addierers 30 und der Bezugsspannung vom
Bezugsspannungsgenerator 33. Ein Widerstand 34 liegt zwischen
den Ausgangsanschluß und den negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers
31 und bestimmt zusammen mit dem Widerstand
32 den Verstärkungsfaktor. Der Operationsverstärker 31 und der
Bezugsspanungsgenerator 33 bilden die Treiberstrom-Steuerschal
tung 40.
Eine Stromtreiberschaltung 35 ist ausgangsseitig an den Opera
tionsverstärker 31 angeschlossen. Diese Stromtreiberschaltung
besteht aus einem Stromeinstellwiderstand 37, der mit dem Emit
ter eines Transistors 36 verbunden ist. Die Stromtreiberschal
tung 35 liefert über eine Koaxialleitung 38 vom Kollektor des
Transistors 36, wenn dessen Basis von dem Operationsverstärker
31 ein Steuersignal (Rückkopplungssignal) zugeführt wird, also
bei Zuführung eines Steuersignals entsprechend den Änderungen
der überwachten Ausgänge der Stromüberwachungsschaltungen 25 und
26, einen Treiberstrom an die als Lichtquelle dienende Laserdio
de 9. Die Treiberstromschaltung 35 liefert den Treiberstrom,
welcher die Laserdiode 9 veranlaßt, entweder gepulstes oder kon
tinuierliches Licht auszusenden.
Wenn es auch nicht veranschaulicht ist, kann das Ausmaß der Ver
schlechterung des Signal/Rausch-Verhältnisses gewünschtenfalls
indirekt festgestellt werden durch Eingeben der überwachten Wer
te (Spannungswerte) der durch die Photodioden 21 und 22 fließen
den Ströme an einen Subtrahierer und Feststellung der Größe der
Abweichung der optischen Symmetrie von der als Subtraktionser
gebnis erhaltenen Spannungsdifferenz. Die Abweichung in der
optischen Symmetrie kann daher durch Einstellen des Polarisa
tionsverhältnisses der den Photodioden 21 und 22 zugeführten
optischen Signale unterdrückt werden, in der Weise, daß der Ver
schlechterungsgrad korrigiert oder verringert wird.
Es sei nun die Betriebsweise der Vorrichtung beschrieben. Die
Photodiode 21 in der Lichtempfängerschaltung erhält den Laser
strom vom Polarisationsstrahlaufspalter 6, dessen Polarisations
zustand vom Meßsignal bestimmt wird, und sie erzeugt entspre
chend der Intensität des Laserstrahls einen Strom. Der Photodiode
22 wird der Laserstrahl vom Polarisationsstrahlaufspalter
8 zugeführt, und sie erzeugt einen Strom entsprechend der Inten
sität des Laserstrahls. Eine die Differenz zwischen den Strömen
in den Photodioden 21 und 22 darstellendes Signal erscheint am
Knotenpunkt P und wird als Sondensignal an den Sondenausgang
sanschluß 29 über den Verstärker 27 und den Verstär
kungseinsteller 28 ausgegeben. Dieses Sondensignal gelangt zum
Sondensignal-Eingangsanschluß einer Meßschaltung, wie eines
Oszilloskops oder eines Spektrumanalysators, der an den Signal
ausgangsanschluß 29 angeschlossen ist.
Wenn sich die Ausgangsleistung der Laserdiode 9 ändert, dann
ändern sich auch die in den Photodioden 21 und 22 fließenden
Ströme, selbst wenn das Meßsignal konstantgehalten wird. Der
Operationsverstärker 31 vergleicht dann den Summenwert der von
den Stromüberwachungsschaltungen 25 und 26 erhaltenen Spannungen
mit dem Wert der Bezugsspannung vom Bezugsspannungsgenerator 33
und führt ein Regelsignal zurück, welches das Licht von der La
serdiode 9 stabilisiert. Es ist damit möglich, die optische Aus
gangsleistung der Diode 9 unabhängig von Stromänderungen der in
den Photodioden 21 und 22 fließenden Ströme zu stabilisieren, so
daß die Meßempfindlichkeit für das Meßsignal konstantgehalten
werden kann. Das heißt, daß für die Laserdiode eine Rückkopp
lungsregelung solchermaßen durchgeführt wird, daß die Summe der
in den Photodioden 21 und 22 fließenden Ströme konstant wird.
Die an den positiven Eingangsanschluß des Operationsverstärkers
31 anzulegende Eingangsspannung läßt sich gewünschtenfalls ein
stellen durch Betätigung eines nicht veranschaulichten Reglers
oder dgl. am Bezugsspannungsgenerator 33. Dadurch läßt sich die
optische Ausgangsleistung der Laserdiode 9 variabel machen, so
daß die Meßempfindlichkeit für das Sondensignal nach Wunsch ein
gestellt werden kann. Mit anderen Worten kann die optische Aus
gangsleistung der Laserdiode unabhängig von Änderungen der Umge
bung stabilisiert werden durch Einstellen der von der Laserdiode
kommenden Lichtmenge aufgrund einer variablen Bezugsausgangsspannung
vom Bezugsspannungsgenerator 33 in der Treiberstrom-
Steuerschaltung 40. Die willkürliche Einstellung des Treiber
stroms für die Laserdiode 9 läßt sich durch Austauschen des
festen Widerstandes 37 in der Stromtreiberschaltung 35 gegen
einen variablen Widerstand erreichen.
Das Vorsehen eines Verstärkungseinstellers 28 zwischen den Ver
stärker 27 und dem Sondensignal-Ausgangsanschluß 29 kann den
Meßbereich für das Sondensignal erweitern.
Gemäß der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch
eine Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals, welche eine
elektrooptische Sonde enthält, der ein optisches Ausgangssignal
von einer Lichtquelle zugeführt wird und die ein erstes opti
sches Signal und ein zweites optisches Signal liefert, welche
gemäß einer Spannung eines zu untersuchenden Signals von einem
Meßobjekt polarisiert sind; ferner enthält sie ein erstes photo
elektrisches Wandlerelement und ein zweites photoelektrisches
Wandlerelement, die in Reihe zwischen eine erste Vorspannungs
quelle und eine zweite Vorspannungsquelle geschaltet sind und
denen jeweils das erste bzw. zweite optische Signal zugeführt
wird und die das erste und zweite optische Signal in elek
trische Signale umwandeln; eine Ausgangsschaltung ist vorgesehen
zur Ausgabe eines elektrischen Signals das an einem Verbin
dungspunkt zwischen dem ersten photoelektrischen Wandlerelement
und dem zweiten elektrischen Wandlerelement gewonnen wird und
einer Meßschaltung zugeführt wird; ein Addierer addiert Span
nungswerte, die den in dem ersten photoelektrischen Wandlerele
ment und im zweiten photoelektrischen Wandlerelement fließenden
Strömen äquivalent sind; eine Treiberstrom-Regelschaltung veran
laßt eine Stromtreiberschaltung einen Treiberstrom entsprechend
Änderungen einer Ausgangssignalsumme eines Addierers an die
Lichtquelle zu liefern. Hierbei läßt sich verhindern, daß die
Meßempfindlichkeit eines Sondensignals von Schwankungen der Aus
gangsleistung der Lichtquelle sowie Verlusten im optischen
System und dgl. beeinflußt wird, so daß die Meßempfindlichkeit
konstantgehalten wird, und dies führt zu einer Verbesserung der
Sondengenauigkeit des Sondensignals.
Gemäß der Erfindung wird der Treiberstrom der Lichtquelle von
einer Stromtreiberschaltung zugeführt, welche sich extern ein
stellen läßt. Dadurch kann man die Meßempfindlichkeit des Son
densignals nach Wunsch einstellen. Die Stromtreiberschaltung ist
ferner mit einer Rückkopplungsregelung aufgrund von Änderungen
im Summenausgangssignal des Addierers versehen, um das Ausgangs
summensignal konstantzumachen. Auf diese Weise läßt sich die
Meßempfindlichkeit des Sondensignals automatisch justieren.
Weiterhin ist der Operationsverstärker mit einem Bezugsspan
nungsgenerator verbunden, der im Hinblick auf die Stromtreiber
schaltung eine Bezugsspannung zur Bestimmung des Rückkopplungs
signals an einem Steuereingang erzeugt, so daß die Lichtquelle
mit einem beliebigen Treiberstrom entsprechend der eingestellten
Bezugsspannung gespeist werden kann.
Die Verwendung einer Laserdiode als Lichtquelle erlaubt eine ge
nügende Intensität des auf die elektrooptische Sonde fallenden
Lichtes und kann eine ausreichende Meßempfindlichkeit des Son
densignals sicherstellen.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals mit
einer elektrooptischen Sonde (15), der eine optische Ausgangsleistung von einer Lichtquelle (9) zugeführt wird und die ein erstes optisches Signal und ein zweites optisches Signal liefert, welche entsprechend einer Spannung eines zu untersu chenden Signals von einem Meßobjekt polarisiert sind;
einem ersten photoelektrischen Wandlerelement (21) und einem zweiten photoelektrischen Wandlerelement (22), die in Reihe zwischen eine erste Vorspannungsquelle (23) und eine zweite Vorspannungsquelle (24) geschaltet sind und denen je weils das erste bzw. zweite optische Signal zugeführt wird und die das erste und zweite optische Signal in elektrische Signale umwandeln;
einer Ausgangsschaltung (27) zur Lieferung eines elek trischen Signals, das an einem Verbindungspunkt zwischen dem ersten photoelektrischen Wandlerelement (21) und mit dem zweiten photoelektrischen Wandlerelement (22) gewonnen wird, an eine Meßschaltung;
einem Addierer (30) zum Addieren von Spannungswerten, welche äquivalent zu den durch das erste photoelektrische Wandlerelement (21) und das zweite photoelektrische Wandler element (22) fließenden Strömen sind; und
einer Treiberstrom-Regelschaltung (40), welche eine Stromtreiberschaltung (35) einen Treiberstrom entsprechend einer Änderung der Ausgangssignalsumme des Addierers (30) an die Lichtquelle (9) liefern läßt.
einer elektrooptischen Sonde (15), der eine optische Ausgangsleistung von einer Lichtquelle (9) zugeführt wird und die ein erstes optisches Signal und ein zweites optisches Signal liefert, welche entsprechend einer Spannung eines zu untersu chenden Signals von einem Meßobjekt polarisiert sind;
einem ersten photoelektrischen Wandlerelement (21) und einem zweiten photoelektrischen Wandlerelement (22), die in Reihe zwischen eine erste Vorspannungsquelle (23) und eine zweite Vorspannungsquelle (24) geschaltet sind und denen je weils das erste bzw. zweite optische Signal zugeführt wird und die das erste und zweite optische Signal in elektrische Signale umwandeln;
einer Ausgangsschaltung (27) zur Lieferung eines elek trischen Signals, das an einem Verbindungspunkt zwischen dem ersten photoelektrischen Wandlerelement (21) und mit dem zweiten photoelektrischen Wandlerelement (22) gewonnen wird, an eine Meßschaltung;
einem Addierer (30) zum Addieren von Spannungswerten, welche äquivalent zu den durch das erste photoelektrische Wandlerelement (21) und das zweite photoelektrische Wandler element (22) fließenden Strömen sind; und
einer Treiberstrom-Regelschaltung (40), welche eine Stromtreiberschaltung (35) einen Treiberstrom entsprechend einer Änderung der Ausgangssignalsumme des Addierers (30) an die Lichtquelle (9) liefern läßt.
2. Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals nach
Anspruch 1, bei welcher von der Stromtreiberschaltung (35) an
die Lichtquelle zu liefernde Treiberstrom durch externe Betä
tigung einstellbar ist.
3. Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals nach
Anspruch 1, bei welcher die Treiberstrom-Regelschaltung (40)
einen Operationsverstärker (21) für eine Rückkopplungsrege
lung der Stromtreiberschaltung (35) aufgrund von Änderungen
der Stromsumme vom Addierer (30) im Sinne einer Konstantrege
lung der Ausgangssignalsumme enthält.
4. Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals nach
Anspruch 1, bei welcher die Lichtquelle eine Laserdiode (9)
ist.
5. Vorrichtung zur Lieferung eines Sondensignals nach
Anspruch 3, bei welcher der Operationsverstärker (31) mit
einem Bezugsspannungsgenerator (33) verbunden ist, um im Hin
blick auf die Stromtreiberschaltung (35) eine Bezugsspannung
zu erzeugen zur Bestimmung einer Rückkopplungsgröße am Steu
ereingang
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37191499A JP2001183398A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 測定信号出力装置 |
Publications (2)
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