具有自適應多段增益調節和強光保護功能的創新單眼針孔準直暉光儀

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姓名

蘇泰安(Tai-An Su) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

具有自適應多段增益調節和強光保護功能的創新單眼針孔準直暉光儀
(An innovative monocular pinhole collimation airglow instrument with adaptive multi-segment gain adjustment and intensive light protection)

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摘要(中)

避免光電倍增管在量測時產生飽和現象，本實驗透過修改暉光儀軟體之方式，使其具有自適應調節光電倍增管工作電壓之功能，以確保光電倍增管的運作皆在其線性區內，再者，實驗中所求得的光電倍增管各電壓線性區之線性方程式，將令暉光儀具有即時將光子計數值轉換為真實光功率值之功能；最後，為了避免光電倍增管受過溫或過電壓影響而損毀，軟體中亦加入安全判讀機制，在異常狀況發生時，暉光儀將及時切斷電源，以保護光電倍增管。實驗結果顯示，自適應多段增益調節功能確實可擴大光電倍增管的光強度量測範圍，其光功率輸出功能可大幅提升暉光儀的可用性。

摘要(英)

In order to avoid the saturation of the photomultiplier tube during measurement, the paper made it possible for airglow instrument to adaptively adjust the operating voltage of the photomultiplier tube when encountering different light intensity to ensure that the operating is in the linear region. In addition, we made the instrument have function of immediately converting the photon count into optical power by the linear equation calculated by algorithm. Finally, we added a safe interpretation mechanism into software to prevent the photomultiplier tube from being damaged by overheating or overvoltage. The results appeared that the adaptive multi-stage gain adjustment function could indeed increase the measurement range of the photomultiplier tube.

關鍵字(中)

★ 光電倍增管
★ 自適應電壓調節
★ 強光保護
★ 飽和現象
★ 光衰減器
★ 光功率
★ 線性區
★ 暉光

關鍵字(英)

★ Photomultiplier Tube
★ Adaptive Voltage Adjustment
★ Intensive Light Protection
★ Saturation
★ Optical Attenuator
★ Optical Power
★ Linear Region
★ Airglow

論文目次

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章緒論 1
1-1 研究目的 1
1-2 動機及文獻回顧 1
1-3 研究構想 3
1-4 論文章節 4
第二章理論及技術基礎 5
2-1 電離層暉光生成機制 5
2-2 光電倍增管運作原理 8
第三章暉光儀構造及系統設計 10
3-1 暉光儀構造 10
3-1-1 光功率計 11
3-1-2 光源、透鏡及濾光片 12
3-1-3 針孔準直器 13
3-1-4 光衰減器 14
3-2 暉光儀系統設計 16
3-2-1 電路系統設計 16
3-2-2 軟體系統設計 19
第四章多區段高壓選擇系統設計 22
4-1 系統功能方塊圖 22
4-1-1 光電倍增管及脈衝放大數位化電路 23
4-1-2 硬體降頻計數器及FIR濾波降頻器 26
4-1-3 PI回饋控制器、高壓電驅動放大器及高壓感測濾波 27
4-2 自適應高壓調整原理 28
第五章實驗與結果討論 29
5-1 實驗環境建置 29
5-2 建立特性曲線 31
5-3 建立線性方程式 37
5-4 實測及結果討論 41
第六章結論與未來展望 45
6-1 結論 45
6-2 未來展望 46
參考文獻 47

參考文獻

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指導教授

葉則亮(Tse-Liang Yeh)

審核日期

2018-8-10

推文