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          基于單片機的采用音叉斬波技術(shù)的微弱激光探測系統(tǒng)

          作者: 時間:2012-10-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          我們光電器作為的光電轉(zhuǎn)換元件,利用音叉進行機械斬波,使入射的恒定(或緩變)光信號直接轉(zhuǎn)化為受調(diào)制的交流電信號,對其先進行交流耦合放大,克服了用光電器的隨溫度漂移的影響,再進行鎖相放大,用的模擬輸出信號進行數(shù)據(jù)采集,并進行非線性補償,克服了一般微光的缺點。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/170769.htm

          系統(tǒng)設(shè)計

          微光探測系統(tǒng)主要由內(nèi)調(diào)制光電探測器、信號處理系統(tǒng)和補償系統(tǒng)組成。其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

          圖1 檢測系統(tǒng)總體原理框圖

          溫控電路系統(tǒng)

          由于溫度變化對光電探測器存在著影響,所以我們利用了橋式電路,通過鉑電阻采集溫度信號進行與設(shè)定值進行比較,從而利用半導體制冷器對光電探測器進行主動控溫,溫度控制在+10_C ,控制精度為0.5 _C。這樣大大減小了光電探測器隨著溫度變化帶來的負面影響。

          信號采集和信號調(diào)理系統(tǒng)

          首先選取光電探測器作為光電轉(zhuǎn)換器件,通過有電感三點式起振帶動音叉的諧振,從而實現(xiàn)了對入射的斬波調(diào)制,可將入射的恒定(或緩變)光信號轉(zhuǎn)化為受調(diào)制的交流電信號。然后通過交流耦合,濾除了直流和低頻溫漂噪聲,從而克服了因溫度漂移給系統(tǒng)帶來的影響。實際設(shè)計中系統(tǒng)的信號處理部分包括前置放大器和AD630芯片的鎖相放大。 前置放大器將探測器輸出的交流電信號進行預放大。ADI公司的AD630芯片,可以根據(jù)該公司提供的器件手冊很容易組成一個鎖相放大器,該電路能夠?qū)崿F(xiàn)從+100dB噪聲中提取出信號,本設(shè)計就是利用該電路進行提取微弱信號,參考信號從諧振線圈的中心抽頭引出,然后通過移相后作為鎖相放大器的參考信號,這樣實現(xiàn)了對給定頻率的交流信號進行放大而大大抑制其他頻率的噪聲信號,從而得到與光強成正比的電壓信號,并將此信號交由系統(tǒng)進行非線性補償。

          單片機系統(tǒng)設(shè)計

          在微弱檢測系統(tǒng)實際應用中,發(fā)現(xiàn)激光較強或較弱時,信號處理電路輸出信號的非線性度有一定程度的增加,使輸出線性度變差,影響了系統(tǒng)測量的動態(tài)范圍及測量精度。為此,我們單片機系統(tǒng)對其輸出信號進行數(shù)據(jù)采集并做線性補償。單片機系統(tǒng)的框圖如圖2所示。

          圖2 單片機補償和顯示系統(tǒng)硬件框圖

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