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Introduction
メタン(CH4)濃度測定を例に、LED Microsensor社のLEDとPD(フォトダイオード)の扱い方を見ていきましょう。
メタンは 3.4 μm に強い吸収帯があるため、この領域で感度の高い光学系が必要です。
1ch測定方式の設定を検討します。

LED-PD 検出システムは、基本的に 5 つの部分で構成されています。
1.発光ダイオード（LED）
2. LED駆動装置
3. フォトダイオード (PD)
4. PD信号処理装置
5. LED と PD 間の同期装置

1. Light-emitting diode (LED)
LED Microsensor社のすべての LED 製品名は、その発光スペクトルに対応しています。ピーク波長が 3.4 μm の LED の名前は Lms34LED シリーズです。

２. LED driving device
LED を駆動するためのデバイスは、LED Microsensor社の LED 用に特別に設計された信号発生器または ドライバーのいずれかです。
2種類の LED ドライバがございます。
①mD-1c minidriver
②mD-1p minidriver

信号発生の原理は次の通りです。

また、LED を最適な方法で駆動するには、デューティ サイクル50% または25%の疑似連続波(QCW)モードを使用して最大平均光パワーを取得し、ショート パルス モードを使用して最大ピーク パワーを得ることをお勧めします。 ハード CW (連続波) モードはお勧めしません。

3. Photodiodes
すべてのPDの名前は、感光性と感受性領域のカットオフ波長に対応しています。
メタン測定には、Lms34LEDにスペクトルが一致するPDが必要です。これらは、感度カットオフ約3.6μmのLms36PDシリーズPDで、感度領域サイズは 0.5 mm – Lms36PD-05および 0.3mm – Lms36PD-03 および Lms36PD-03ws です。 Lms36PD-05 のスペクトルは次のとおりです。

PDは、動作モードに応じて、光を電流または電圧に変換する電子デバイスです。 一般的なPD接続方式を以下に示します。

※上記は、一般的な会得を目的として提示されています。 正確なフォトダイオードモデルの極性と接続方式は、適切なテクニカルパスポートに記載されています。
性能を最大限に得るには、PDを電流源として使用することをお勧めします (光起電力モード)。
※フォトダイオードを守り、フォトダイオードのグランド ピンを使用回路の共通グランドに接続することを強くお勧めします。

4. Photodiode preamplifer

プリアンプを内蔵したPD (LmsXXPD-XX-R(W)-PA タイプ) または独立型のプリアンプボード (PAb) を選択できます。本メーカーのプリアンプは、光起電力モードのPDで動作し、得られた電流を電圧に変換して増幅します。

5. Synchronisation device between LED and PD

LED-PD オプトペアでより高いS/N比(signal-to-noise ratio)を得るには、同期検出を適用することをお勧めします。
この場合、PDは駆動パルスが印加されたときのみ LED からの信号を検出し、得られたパルス信号をさらに増幅して直接信号に変換します。
これらの目的のために、LMSNT SDM同期検出器をお勧めいたします。これは、プリアンプ動作を内蔵したドライバとフォトダイオードでLEDを同期させ、フォトダイオードプリアンプの出力からの電圧信号を測定し、それをからの電圧の振幅に比例するDC電圧信号に変換します。 増幅して入力します。

SDM 同期検出器
用途：
SDM 同期検出器は、フォトダイオード プリアンプの出力からの電圧信号を測定し、入力からの電圧の振幅に比例するDC信号に変換します。

特徴：
・検出用の 3 つの独立したチャネル。
　3 つのシステムをドライバーとプリアンプに接続し、それらを同期検波器に同時に通すことができます。
・プリアンプ用電源内蔵。
・適切なジャンパを使用して入力極性を反転します。
　フォトダイオードプリアンプからの接続が間違っている場合は、入力極性反転ジャンパーを切り替えるだけです。

資料はこちらから SDM 同期検出器

6. 接続とセットアップ
上記のデバイスがあれば、接続に進むことができます。
プリアンプの独立型バージョンでPDを使用する場合は、手順1から始めます。
プリアンプ内蔵のフォトダイオードを使用する場合は、手順4から始めてください。

①PDをPDプリアンプに接続します(デフォルトでははんだ付けが必要です)。

注意：PD の極性に注意してください。
　　　PD アノードは赤い点、PD カソードは黒い点でマークされています。

②プリアンプ出力をSDM同期検波器の入力に接続します。

③SDM 同期検出器の 5V 電源出力をプリアンプの電源入力に接続し、ステップ 6 に進みます。

注意：PD をonにする前に、接続回路を確認してください。PDをマルチメータに接続しないでください。

④プリアンプ出力をSDM同期検波器の入力に接続します。

⑤SDM同期検出器の 5V 電源出力をプリアンプの電源入力に接続します。

⑥SDM 同期検出器で必要なゲイン信号と平均化時間を選択します。

注意：適切なSDM同期検出器のマニュアルで、ゲイン信号と平均化時間の調整について詳しく知ることができます。

⑦LEDピンをLED ドライバのLED接続端子台に接続します。

注意：赤丸のピンは、ドライバ端子台の「+」記号に接続する必要があります。

⑧同期ケーブルを介して、LED ドライバの同期出力を同期検出器の同期入力に接続します。

⑨調整可能なパラメーターを備えたドライバー モデルを使用する場合は、必要な LED ドライバーのモード (現在の振幅、周波数、パルス持続時間) を選択します。
注意：ドライバー モードとその調整の詳細については、適切なドライバー取扱説明書を参照してください。

⑩SDM 同期検波器の信号出力端子台を信号観測装置（マルチメーター、オシログラフ、または ADC 経由の PC）に接続します。

⑪12V DC 安定化電源を LED ドライバーと SDM 同期検出器に接続します (赤線を「+」に、黒線を「-」に)。