全固态激光器的数字式光反馈控制驱动电源

介绍一种采用单片机控制的连续运转无制冷、数字式光反馈稳功率全固态激光器驱动电源,其输出光功率在10mW左右,系统包括恒流源、保护电路、脉宽调制、光电池检测放大电路和高速单片机控制系统等部分,基于光电池检测LD光功率输出的非线性控制曲线产生的误差变化,将特性曲线利用软件的窗口控制算法实现区域控制,进而有效地对LD工作电流进行PID稳态控制和光功率参数显示,结合硬件及软件,实现了激光二极管的可靠保护以及光功率稳定、准确输出及在稳光输出情况下,实现激光器的内外调制输出。     

开关型LD驱动电源的设计

针对半导体激光器(LD)的驱动特性 ,设计了一种基于开关电源的LD 驱动电路.利用电源控制芯片TL494实现了LD的恒流驱动和过压保护 ,通过对输出光功率的检测实现了光功率的自动补偿功能.实验表明,该驱动电路具有低纹波系数、高效率和光功率补偿功能,光功率输出稳定度优于0.5%,可满足LD实际工作的需要.     

正交条纹级次分区域预编码校正Gamma非线性方法

数字投影仪的非线性响应是近年来研究的热点问题,因为数字投影仪虽然能避免物理光栅投影的各种缺陷,但其自身的非线性直接影响了输出信息,是相位误差的主要来源,进而影响了测量精度。针对数字条纹投影三维测量中存在的Gamma非线性和不同区域Gamma值并不一致的问题,提出一种通过正交条纹级次分区域预编码校正Gamma非线性方法,通过正交条纹划分区域,对每个区域使用多项式拟合计算预编码值校正该区域条纹图像。使用该方法校正后相位误差减少了82.24%,适用于任意投影仪与相机之间的位置关系,只需要精细化计算一套分区域预编码系数并由此生成编码条纹图,即可满足该系统此后的测量需求,该方法灵活性强、精确度高。     

可编程调制的智能化激光二极管驱动电源设计

设计了一种能对输出电流实现多种波形调制的半导体激光二极管(LD)驱动电源。该驱动电源嵌入单片机,控制灵活,结构简单、性能价格比高。可用于LD和LED的输出光功率直接调制,也适用于LD输出光频率调制,具有通用性。     

小功率半导体激光器的驱动方法设计

在光散射测量系统中,半导体激光器(LD)的工作稳定性直接影响检验结果。为了得到稳定的光功率输出,设计了包含自动温度控制与自动电流控制的LD驱动系统。应用0.5 mA恒流源对PT100温度传感器供电,将LD工作温度转化为电压信号,经前置放大电路与电压比较电路处理后,通过PI控制半导体制冷实现恒温控制系统;根据闭环负反馈原理设计自动电流控制系统以及相应的辅助电路,能为LD提供稳定的、连续可调的驱动电流。经实验表明,系统在驱动额定功率为20 mW下工作时,可保证激光器输出功率稳定性优于0.2%。     

基于ICE2PCS01的有源功率因素校正的电路设计

针对开关电源中的整流电路和其本身的非线性负载特性产生大量谐波污染公共电网问题,提出了一种高功率因素校正电路。采用英飞凌(Infineon)公司的CCM控制模式功率因素校正芯片ICE2PCS01控制驱动MOSFET开关管,并与升压电感、输出电容等组成Boost拓扑结构,输入电流与基准电流比较后的误差电流经过放大,再与PWM波比较,得到开关管驱动信号,快速而精确地使输入电流平均值与输入整流电压同相位,接近正弦波。结果表明,该电路方案能大大减小输入电流的谐波分量,在AC176V-264V的宽电压输入范围内得到稳定的DC380V输出,功率因素高达0.98。     

激光结构光测量连续调节智能光源控制器设计

激光结构光视觉测量过程中被测物体的表面材质差异、表面几何曲率大小均会影响到实际采集的激光光斑图像质量,从而影响到测量数据处理的精确度和准确性。为了适应工业测量中多变的被测对象特性和使用环境,对结构光源的激光二极管进行电流控制。在分析mW级别小功率激光二极管工作特性的基础上,提出了一种使用上位机和ARM微控制器的微小功率半导体激光器智能控制器的低成本设计方案。研究了数字PWM信号驱动激光二极管的技术,使用ARM微控制器生成PWM信号输出,然后PWM数字信号通过光电隔离的阻容滤波电路、运放电压跟随、调理电路以及压控恒流源电路(V-I)驱动半导体激光二极管的电流大小。激光控制器的PWM信号的占空比、基准频率通过上位机串行Modbus协议通讯进行快速设定。系统经过激光结构光投影成像实验进行验证,适时调整激光结构光输出强度大小,可优化激光视觉测量系统的测量输出和适应性。通过实验验证的结果表明,系统可以稳定运行。     

基于256级灰度线性声光调制器驱动电源的设计

该文设计了一种衍射光功率随灰度等级呈线性变化的256级线性声光调制驱动源。该设计通过使用单片机对以数字电位器DS3902为核心的数字电压控制电路,在声光调制器输入电压0～5 V内产生了具有256个档次的数字电压,并对声光调制器的性能进行了研究。根据声光器件固有的非线性特性,通过线性补偿技术,使补偿后衍射光功率与灰度等级的线性相关系数可达99.91%,比补偿前提高了1.15%。     

新型小功率半导体激光器驱动及温控电路设计

为了应对带钢激光平直度测量仪中半导体激光器（LD）输出光功率稳定性对平直度测量精度的影响问题,设计了一款高稳定度的LD恒流驱动、温控电路以及保护电路。系统以现场可编程门阵列（FPGA）为控制核心,利用深度负反馈恒流驱动电路实现对LD驱动电流的精准控制;基于ADN8830温控电路实现了对LD工作温度的有效控制;改进后的慢启动电路可实现LD驱动电流缓慢地线性增加到设定值,且准确控制慢启动时间;限流及静电保护电路能够实现激光器过流保护、有效避免浪涌电流和高压静电的损坏。结果表明,该电路可实现激光器驱动电流在0~75 mA连续可调,电流调节精度达0.025 mA,电流短期稳定度达0.014%,长期稳定度达0.016%;在控制工作温度为25 ℃时,输出光功率稳定性为0.205%。     

光干涉法测量压电陶瓷压电特性

用待测压电陶瓷来控制迈克尔逊干涉仪其中一臂上的全反镜的位置,分析得出由于光学干涉作用,迈克尔逊干涉仪输出的光功率与压电陶瓷伸长量一一对应.又因为带有本征层的光电探测器输入光功率与输出电压成正比,所以再利用双踪数字示波器就可巧妙测量压电陶瓷的压电特性.从数字示波器记录的干涉图可直观地发现在不同电压下压电陶瓷伸长半个光波长所需要增加的电压.从数字示波器记录的数据可得压电陶瓷所加电压与其伸长量的对应关系.     

基于直接调制的激光无线通信演示实验

利用半导体激光器,通过电流驱动的直接调制方式,低成本地实现了激光无线通信实验系统。系统可以演示传递音频信息和文字信息,其中数字信号是利用单片机的串口或通用IO口收发,同时用软件实现相关编码协议。系统可以通过单片机自行控制,或通过VC++编写的上位机程序操控。本实验系统可用于教学演示,也可以用于仪器设备间的通信、遥控,或是应用于其他特殊的需要无线通信的场合。     

基于PC的开放式多功能激光加工数控系统

目前国内外在激光加工中普遍应用的数控系统是一种专用型、封闭式的系统 ,无法适应现代高柔性、低成本的加工要求。因此 ,本文研制了一种基于工业PC的开放式多功能激光加工数控系统 ,以通用的Windows操作系统作为开发平台 ,同时具有硬件和软件的开放性。该系统具有如下特色 :设计了编程专家系统 ,使用者无需学习G代码和PMAC卡宏指令即可编程 ;通过自动编程系统可将激光切割的CAD图形自动转换为加工代码 ,并可自动选择最佳切割顺序 ,保证最短空程路径 ;提出了一种PID全离线检测方案 ,大大加速了激光加工机多轴控制参数的调节和优化进程。该数控系统已成功地应用于激光切割、焊接、表面处理、快速直接制造等多种激光加工。     

基于Raptor10码的自由空间光通信系统设计

大气湍流是自由空间光通信系统的主要限制因素,会造成光束的强度闪烁和相位起伏。为了应对大气湍流及背景光对无线激光通信的影响,设计并实现了一套无线激光通信系统。该系统采用数字喷泉码Raptor10码来提高通信系统的可靠性及抗干扰能力。此外还使用了巴克码作为帧头以及脉冲位置调制（PPM）方式,并以现场可编程门阵列（FPGA）为核心完成了数据的编码、调制、帧同步、解调及译码。其发射光源为波长532 nm激光,探测器采用Silicon Sensor公司的单点APD。最后在2 km的自由空间对整个无线激光通信系统进行测试,测试结果稳定可靠。     

一种双极性三元数字信号发生器的设计

双极性三元数字信号发生器应用于某通信系统中,它采用5开关H桥电路结构,通过5个开关的有序导通实现将信号传输中的普通串行数字信号转换成双极性三元数字信号的功能。采用双极性三元数字信号作为调制信号,大大提高了某通信系统的抗干扰能力,确保该通讯系统在特殊情况下的正常使用。减小双极性三元数字信号的上升沿和下降沿时间,有利于提高通信系统的通信质量。文章详细介绍了该电路的设计方法,同时对其主要性能参数——输出码的高、低电平,上升与下降时间的实现方法进行了阐述。并简述了其混合集成产品的技术性能和使用情况。     

基于Simulink的双极型数字基带传输系统的仿真

Simulink是Matlab中动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境,根据双极型码可以在电缆等无接地的传输线上传输,并且双极型码也得到较多的应用,利用离散滤波器,模拟码间串扰,在对数字基带传输系统进行分析基础上,分析了双极性基带信号的误码率问题,利用Simulink描述了双极型无码间干扰的数字基带系统和有码间数字基带系统,并进行仿真结果的分析,仿真结果和理论基本一致。     

基于FPGA的数字混沌序列的实现及性能分析

为了产生数字混沌PN序列,提出了一种基于FPGA平台的连续混沌数字化技术.针对一个混沌系统,利用理论和 数值仿真对系统的基本特性进行了分析,通过Lyapunov指数谱和分叉图对系统的状态转换进行了分析.在Matlab的Simulink 下,利用DSPBuilder设计了一个电路,并转换成VHDL代码程序,用Quartu...     

用于位图激光打标的数字曲线多边形逼近算法

为了弥补激光打标系统中传统的位图打标方式的不足,提出了一种基于位图矢量化技术来实现位图激光打标的方法.该方法首先以数字曲线的形式提取出位图的骨架或边缘特征,然后采用多边形逼近的方法实现数字曲线的矢量化,最后再利用连续打标方式完成矢量化数据的打标输出.重点讨论了其中的数字曲线多边形逼近算法,分别对Freeman链码生成算...     

PDH激光稳频控制技术研究

针对多普勒测风激光雷达系统的应用需求,研制了一套结构紧凑、操作灵活的Pound-Drever-Hall(PDH)激光稳频系统。直接数字频率合成器(DDS)产生激光器高频相位调制信号,模拟混频器解调激光器的频率漂移信息,高集成度的数字信号处理器(DSP)作为稳频控制系统的心脏,负责整个稳频系统的总线控制、信号处理及比例积分微分(PID)伺服等。实验表明,在2.5h内激光器的相对频率漂移不超过±17kHz,其均方根(RMS)误差为5kHz,绝对频率稳定度优于200kHz。在主动对法布里-珀罗干涉仪(FPI)施加6 Hz固定扰动时,系统能够在30ms内迅速恢复稳定。满足直接探测多普勒测风雷达系统中0.1m/s测风精度的应用需求。     

Synthesis of Embedded Software from Synchronous Dataflow Specifications

The implementation of software for embedded digital signal processing (DSP) applications is an extremely complex process. The complexity arises from escalating functionality in the applications; intense time-to-market pressures; and stringent cost, power and speed constraints. To help cope with such complexity, DSP system designers have increasingly been employing high-level, graphical design environments in which system specification is based on hierarchical dataflow graphs. Consequently, a significant industry has emerged for the development of data-flow-based DSP design environments. Leading products in this industry include SPW from Cadence, COSSAP from Synopsys, ADS from Hewlett Packard, and DSP Station from Mentor Graphics. This paper reviews a set of algorithms for compiling dataflow programs for embedded DSP applications into efficient implementations on programmable digital signal processors. The algorithms focus primarily on the minimization of code size, and the minimization of the memory required for the buffers that implement the communication channels in the input dataflow graph. These are critical problems because programmable digital signal processors have very limited amounts of on-chip memory, and the speed, power, and cost penalties for using off-chip memory are often prohibitively high for embedded applications. Furthermore, memory demands of applications are increasing at a significantly higher rate than the rate of increase in on-chip memory capacity offered by improved integrated circuit technology.     

基于ADF4111的数字锁相式可调频率源实现

为了在短波接收系统中提供高精度和稳定度的可调本振,采用FPGA与频率综合器ADF4111相结合的方法,产生了范围为70~90 MHz,步进间隔1 MHz的数字锁相式可调频率源,并通过数码管将锁定后的频率值显示出来。重点阐述系统设计方案、硬件实现、主要电路单元设计。最后对本振输出进行测试,结果符合设计指标要求。该方法能根据实际工程需要改变输出信号的频率,步进间隔以及功率,使该类型电路设计能广泛应用于无线通信设备中,为设备的中频和射频电路提供高质量的本振。