微弱光信号检测

本文主要介绍了微弱光信号检测系统的各组成部分。目前微弱光信号检测的一般办法是通过光电转换器件将微弱的光信号转换成为电信号,再通过微弱信号检测技术检测。文章中将讲解光电转换和微弱信号检测技术以及主要的仪器。     

基于MIE散射法的金属粉尘浓度检测技术

文中根据金属粉尘的特性研究了金属粉尘浓度的连续检测技术。剖析了基于MIE散射法的粉尘浓度检测技术基本原理,设计了MIE散射法的光学检测气路和结构,然后完成了微弱光信号的提取电路和整机功能电路的设计,最后用散射法对金属粉尘浓度进行3个月的测试实验。实验结果表明整个实验周期内,其检测误差均小于10%,基于MIE散射法的粉尘浓度检测技术能够适用于金属粉尘的实时连续长时间的在线检测。     

微弱光强信号采样电路设计

微弱光信号检测电路应用在许多精密测量仪器中。针对微弱光强信号放大采样问题,分析了传统光电检测电路存在的不足,采用S2387系列光电二极管,结合多级放大电路与T型反馈电阻网络,设计了一种放大倍率可编程的微弱光强信号采样电路。基于对实验数据的分析,通过对前后级放大倍数的合理分配,该电路兼顾了提高响应速度与降低噪声的要求,简洁可靠,适合于光强和波长变化范围大的微弱荧光、散射光和反射光检测。     

光纤光栅微弱信号检测的解调电路

为了在光纤光栅匹配解调系统中实现对光纤光栅微弱信号的检测与处理,在应用微弱光电信号检测原理的基础上设计一种高信噪比、高检测精度的解调电路,该解调电路采用低噪声电路元件参数选取原则和前置放大器设计的一般方法,在雪崩光电二极管与信号数模转换之间采用互阻放大器、巴特沃斯滤波电路和多级放大电路,实现了电路的最佳噪声匹配,有效地抑制了电路的噪声和干扰。该解调电路在光纤光栅匹配解调系统中具有很高的信噪比和测量精度,且具有很好的灵敏度,在测量低频率振动信号试验中具有优异的性能。实验表明:该电路解调系统在25～200 Hz正弦激励振动信号下具有很好的低噪声性能,精确的测试出振动信号,同时该电路所采用的方法与措施对其他测量系统也有借鉴意义。     

基于单片机的微弱光电信号检测系统

采用单片机作为系统的主要控制芯片,由光电传感器采集微弱光信号,经放大电路放大,利用单片机内部的A/D进行模数转换,由LCD显示,实现了微弱光电信号的检测,且可利用串行通信接口与上位机进行数据通信。该系统具有检测快速、准确等优点,可应用于物品表面光泽度的检测。     

激光透射式粉尘仪的微弱信号处理研究

为实现在线监测粉尘浓度,设计了一个激光在线粉尘检测仪.在一个典型的烟尘排放连续监测(CEMS)系统中,激光粉尘检测距离要求达到15m以上,然而半导体激光器的输出光功率在20 mW以下.为了从强噪声背景中提取极其微弱的反射光信号,设计了一种数字平均器以提取“nW”级别的微弱反射光信号.对原型机在不同测量距离和消光比条件下...     

提高光纤传感测量精度的方法研究

采用激光干涉原理实现了微位移光纤传感测量.通过对光学系统和光电检测系统的研究,总结出提高光纤传感测量精度的方法,文中对微弱光信号的相位调制,数字解理过程,给出了低噪声设计的理论依据,电路参数的选取原则和预放级设计的一般方法.系统微位移测试精度约0.05nm.     

光电式甲醛监测系统中信号调理电路的设计

根据光电式甲醛检测原理和探测光束的特点，设计了光电式甲醛浓度测量传感器信号调理电路，该调理电路主要由光电探测器前置放大电路、窄带有源滤波器和精密交流信号-直流信号转换电路3部分组成。基于OP07运算放大器设计的交流信号-直流信号转换电路等效净输入信号小于0．3μV，降低了甲醛测试系统检测限，提高料测试精度。以此信号调理电路构成的系统，实验标定的甲醛浓度的检出限低于2μg／L．     

基于微弱光信号检测的光功率计

介绍了一种用于微弱光信号检测的光功率计的设计原理和实现方法。该光功率计以STM32为微控制器,使用InaGaAs-PIN光电探测器来实现光电转换,利用高速对数转换器ADL5304芯片实现高精度、宽范围的光电转换。同时采用24位的模数转换器ADS1246来实现很高的测量分辨率。实际测试结果表明:该功率计测量精度高,稳定性好,其检测下限达到-90dBm,可以检测光电流为pA级别的微弱光信号。     

便携式粉尘测试仪的研制

基于光电转换原理,设计了一款便携式粉尘浓度测试仪.为了减小光源两端电压变化对测量的影响,采用两个红外接收二极管,将两路转换信号通过差分放大电路的方法以消除影响.该粉尘测试仪还具有报警和数据传输等功能.通过模拟粉尘浓度试验,说明可将经过光电转换后得到的电压信号与粉尘浓度建立起对应关系,为进一步进行浓度标定奠定了基础.     

激光干涉测量中条纹计数的CPLD设计及实现

使用CPLD设计并实现了采用干涉条纹进行测量的光学测量系统中的计数电路部分,取代了传统的多元件分立的电路设计,达到了很好的效果,满足了光学干涉测量准确快速测量的要求。此分析适用于一般条纹计数系统。     

Signal Processing Circuit Design of Infrared Detection System with SO2 Concentration Based on Correlation Filter Technology

Signals from infrared detector are very weak in SO2 concentration measuring system.In order to improve the sensitivity of detection,combining with filter correlation technology and infrared absorption principle,the weak signal processing circuit is designed according to correlation detection technology.Under laboratory conditions,system performance of SO2 concentration is tested,and the experimental data are analyzed and processed.Then relationship of SO2 concentration and the measuring voltage is provided to prove that the design improves measuring sensitivity of the system.     

基于固有安全的多功能辐射测量仪

为实现固有安全光辐射防爆技术,评定设备的光束强度,设计了一个多功能辐射测量系统。分析光电转换器的检测原理,选择光电池和PIN光电二极管作为光电转换模块核心元件,并设置了模式切换,以完成不同种类光信号的采集。经过后续电路的信号处理,最终实现连续光波辐射的平均功率、脉冲辐射的峰值功率以及脉冲能量的测量。这种用于防爆的专用测量仪能够提供整体的光辐射设备防爆技术测量方案,具有实际的应用价值。     

紫外增强型电学定标热释电辐射计ECPR的研制

本文研究了一种新型紫外增强型的电学定标热释电辐射计,该辐射计由测量电路、高稳定光学斩波器和紫外增强型热释电探头组成,其中测量电路包括模拟和数字2部分,模拟部分主要功能是实现光电信号的放大、跟踪和匹配,数字部分实现对电功率的测量、修正以及对系统的控制.文中讨论了ECPR的基本原理、系统组成、实现的功能以及修正需要考虑的误差来源等.     

光纤传感器测量小孔圆度误差

提出了采用光纤传感器测量小孔圆度误差的一种新方法.该系统由光纤测量探头和以微型计算机为基础的控制电路组成.光纤探头由单根多模光纤制成,采用反射式光强调制原理.由红外发光二极管提供稳定的光源,返回光信号由光电二极管接收,并经过光电转换,由微机进行信息处理.传感器测头的结构小巧、抗干扰能力强,可以在高电压、强磁场和空间狭小的条件下工作,具有很强的通用性.实验表明该方法能可靠精确地测得小孔圆度误差.     

小型化弹丸速度测试系统

提出了一种基于光幕测速和单片机数据处理的小型化的弹丸速度测试系统。采用半导体激光器、光电探测器、原向反射屏形成大面积光幕测试区,当弹丸穿越光幕时,光通量的变化被光电探测器转变为电信号,经过比较电路后送入单片机进行数据处理,并由LED进行速度显示。文中对测试原理和测试系统的光学设计单元、信号处理单元及数据采集、显示单元进行了介绍,并对该系统进行了壬7．62mm弹丸速度测试,给出了测试数据。试验表明,该测速系统具有灵敏度高、体积小、成本低、使用方便、灵活、工作可靠等优点。     

眼轴长度测量系统设计

眼轴长度与屈光不正、白内障等常见眼科疾病有密切关系,精确测量眼轴长度对眼科疾病的预防及治疗具有重要的意义。为实现眼轴长度安全有效的光学测量,入射光强度不能超过安全限度,同时人眼眼底反射出来的光只有入射光的10-3～10-4。为此基于光学方法的眼轴长度测量的弱光探测,设计了一种基于外差干涉测量的眼轴长度测量系统。测量系统硬件部分采用PIN光电二极管将弱光信号转化成易于处理的弱电信号,同时设计一个低噪声、高性能的弱信号处理电路,并选用Max 10系列的10M25SAE作为主控芯片处理信号;软件部分采用VHDL语言进行编程。实验结果表明,该测量系统可以对眼轴长度实现有效且稳定的测量。     

First real-time detection of surface dust in a tokamak

The first real-time detection of surface dust inside a tokamak was made using an electrostatic dust detector. A fine grid of interlocking circuit traces was installed in the NSTX vessel and biased to 50 V. Impinging dust particles created a temporary short circuit and the resulting current pulse was recorded by counting electronics. The techniques used to increase the detector sensitivity by a factor of ×10,000 to match NSTX dust levels while suppressing electrical pickup are presented. The results were validated by comparison to laboratory measurements, by the null signal from a covered detector that was only sensitive to pickup, and by the dramatic increase in signal when Li particles were introduced for wall conditioning purposes.