氖泡的发光脉冲信号
氖泡的光脉冲信号
01 氖泡发光
一、前言
一个小的氖泡， 在高压驱动下会发光， 它发出的光脉冲形状是什么？是否有余辉呢？ 下面通过搭建一个张弛振荡电路，利用光电管测量氖泡的发光脉冲信号。 观察一下氖泡发光信号的特点。
二、封装氖泡
为了测量氖泡发出的光线强度， 将氖泡封装在一个黑色碳素管中， 然后在碳素管外面在包裹一个黑色的热缩管。 将氖泡的两个管脚通过导线接入电路。 最后借助光导纤维从碳素管的另外一端将光线引入光电传感器。
测量氖泡光强的传感器使用的是SP-45ML 光电二极管， 利用导光线将引入到光电管的正面， 可以测量到光强的变化。这是光电二极管放大电路原理图。 整个放大电路放置在一个金属盒子里面。 通过外部4芯引线，可以将放大电路电源引入，并测量放大后的光电信号。
三、测量结果
使用示波器直接测量施加有90V电压的氖泡， 示波器输入电阻和电容与氖泡构成了张弛振荡器， 产生了1.84kHz的真敦煌波形。 将导光纤维接入氖泡所在的碳素管， 可以获得处于震荡状态氖泡发出的光强信号。
对照氖泡两端电压变化， 可以看到放电所引起的光强脉冲。 不过令人惊奇的是，为什么这里还有若干小的光强变化？ 这是测量电路引入的虚假信号？还是氖泡发出的光线实际的变化呢？ 对此还不得而知。
为了获得更强的氖泡光强脉冲信号， 在氖泡下面并联一个电容， 容量为1nF。 此时振荡波形就形成了这样的锯齿波形。 振荡频率也降低到77Hz左右。 可以看到氖泡放电时间很短， 将示波器拉宽，可以观察到很强的光脉冲信号。 信号的幅值已经超出了光电二极管放大电路的输出电压范围。 通过示波器显示的信号波形， 可以测到光脉冲宽度， 大约是30微妙左右。
▲ 图1.3.1 增加1nF之后，光电脉冲信号
下面为了不再使用示波器探头的输入电阻电容形成振荡， 在面包板上搭建了这个电路，外部使用R1，C1 构成张弛振荡电路。 其中R1不能够太小，否则氖泡可能无法熄火。 利用光电二极管 SP-45ML 检测氖泡光强。 上面是氖泡上面的电压波形，下面是光电管输出信号。 时间轴拉宽，可以看到氖泡发光脉冲波形。宽度大约为20微妙。
▲ 图1.3.2 振荡电路
▲ 图1.3.3 测量电压波形
※ 总 结 ※
本文利用光电二极管测量了氖泡发光脉冲信号。 在1nF 电容放电下， 输出的光脉冲信号大约为30微妙。 这个脉冲宽度有可能是光电管放大电路带宽决定的。
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