闭环温度控制的APD光电探测器设计

针对微弱光信号探测系统中雪崩光电二极管(APD)在工作中的温漂特性,提出了一种适合APD的闭环温度控制方法.该方法将APD、热敏电阻器和TEC制冷器集成在同一组件中,采用模拟电路深度负反馈技术实现闭环温度控制,并运用经典的控制理论建立数学模型对PID电路进行优化,保证了APD探测电路的增益稳定性.试验表明:该系统中APD光电探测器温度控制精度为±0.1℃,输出电压波动约为±0.5 mV,很好地抑制了外界温度变化对APD增益的影响.     

基于背向拉曼散射的分布式光纤温度 传感器APD最佳雪崩增益的分析

本文分析了基于背向拉曼散射的分布式光纤温度传感器中光电接收用雪崩光电二极管雪崩增益对接收电路信噪比的影响,给出了使传感系统接收电路输出信号信噪比最大这一最佳意义下APD雪崩增益的表达式并进行了分析,实验结果和理论分析基本一致。     

涡街流量传感器信号处理方法研究

设计一种基于变增益运算放大器和DSP数字信号处理单元的新型涡街流量计信号处理电路.利用DSP上集成的模拟数字转换电路(A/D)实时检测涡街流量计传感器输出信号的幅度和频率,采用数字模拟转换电路(D/A)对变增益运放进行控制,控制传感器输出信号幅度的相对稳定.针对涡街流量计输出信号的频率特性,设计基于DSP的FIR滤波算法,实现输出信号噪声的初步抑制,削弱原始信号中强噪声干扰.滤波后信号由DSP进行频率信息的精确计算以及流量的解算.实验结果表明,变增益运算放大电路有效解决了涡街流量计传感器输出信号幅度变化范围大而造成的放大电路复杂,分段放大信号幅度不连续等问题;采用DSP进行数字滤波及频率计算,实现了信号中噪声的抑制以及高精度流量解算.     

基于DSP的交流电机伺服控制器设计

对基于DSP交流异步电机伺服控制系统进行硬件设计,介绍了双闭环伺服电机硬件电路的设计,并主要介绍DSP外围电路的设计及器件选型,包括整流逆变电路、能耗制动电路、电流检测电路、光电编码电路、温度检测电路以及电流保护电路.通过温度和电流检测电路对电机的运行状态进行实时保护;通过光电编码电路可以对增量式光电编码器信号进行信号变换;DSP对光电编码器的信号进行解码,并通过换算关系进行电机转速和位置的计算.本系统在基于电流环、速度环检测的基础上对交流电机进行精确的转速控制.     

激光陀螺中雪崩光电管增益温度补偿

为保证激光陀螺中雪崩光电二极管(APD)在温度变化的情况下始终处于最佳工作状态,从APD的倍增机理出发,分析了温度对雪崩增益的影响,建立了虚警率与APD倍增因子的数学模型,并采用监测雪崩噪声平均过阈率的方法,得到器件的实际击穿电压温度系数γ=6.088×10-3/℃,按实测γ进行温度补偿,有利于提高APD增益的稳定性。     

一种双色激光接收放大电路设计

为了实现对双色激光探测器的光电信号转换和处理,设计一种高增益光学接收电路.采用前置放大器和主放大器两部分放大电路,使用多级放大器级联,通过优化各级放大器的放大倍数和级间匹配,实现高增益放大,并转换为差分信号,实现与后级模数转换器件的匹配.通过对接收电路的测试表明,可以有效输出稳定的高增益高信噪比双色信号,实现前放100倍、主放56 dB的放大和差分信号输出.     

基于盖革APD阵列的单通道激光雷达信号读出电路设计

随着测量技术的发展,激光雷达技术成为研究的热点,选取工作在盖革模式下的集成APD阵列雪崩二极管作为激光雷达的光电探测器,在探测距离为100-200m范围内,选择上升沿为5ns的激光脉冲,则接收带宽在70MHz~88MHz范围内,在此范围内APD探测器将接收到的回波信号转化为电信号,用TIA跨阻放大器反向放大模式将电流信号转化为电压信号,并将信号有效放大,输入至时刻鉴别电路,时刻鉴别电路用电压比较器来实现,最终可输出COMS逻辑电平信号;用TINA仿真软件进行仿真,仿真结果表明在接收带宽范围内TIA放大器的增益动态范围达到了54dB,总体电路延迟约为10ns。     

基于背向拉曼散射的分布工光纤温度传感器APD最佳雪崩增益的分析

本文分析了基于背向拉曼散射的分布式光纤温度传感器中光电接收用雪崩光电二极管雪崩增益对接收电路信噪比的影响，给出了使传感器系统接收电路输出信号噪比最大这一最佳意义下ＡＰＤ雪崩增益的表达式并进行了分析，实验结果和理论分析基本一致。     

硅压阻压力传感器在地下水监测中的应用

154N型硅压阻压力传感器具有结构紧凑、性能可靠等优点,被广泛应用于低压力监测场合.该传感器内部具有温度补偿电路以及经过激光调整的增益调节电阻,使得信号调理变得简单易行.为检测该传感器及其调理电路的性能,在同一套调理电路中分别应用了相同型号的四只传感器,以记录每只传感器在相同压力值的信号输出,并计算确定每只传感器的输出信号随压力变化的相关系数.通过对比四只传感器的相关系数,验证了传感器及其应用电路适用于液位测量.     

基于DSP的光电编码器角度测量

用数字信号处理器（DSP）和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）,设计光电编码器解码电路,实现增量式光电编码器信号的细分、辨向、角位移测量和方便的数据输出接口。通过仿真和工程实践证明,该设计具有可靠性高,电路简单,测量数据实时性好,精度高等优点。     

高频移相全桥变换器的数字驱动研究

基于经典全桥零电压零电流开关(ZVZCS)变换器拓扑,采用数字信号处理器(DSP)进行控制,提出了一种新型的移相PWM波形产生算法。结合IR公司最新推出的集成驱动芯片IR2304,通过对传统驱动电路增加两个无源元件,设计了带有负电压关断的硬件驱动电路,克服了IR系列不能产生关断负电压的缺点。实验验证了新型算法的正确性和驱动系统设计的可行性。     

基于DSP的实时PCR仪温度控制系统研制

为小型实时聚合酶链式反应(PCR)仪研制一种基于数字信号处理器(DSP)芯片TMS320F2812的温度控制系统。由DSP产生的脉冲宽度调制(PWM)波经功率放大电路驱动半导体加热制冷片以Pt100作为温度传感器构建一种消除非线性误差的电桥传感电路,将温度信号转换为电压信号,电压信号送入DSP的A/D转换模块,同时进行位置式PID算法,然后调节PWM波的占空比,使整个系统对温度信号达到闭环控制。实验结果表明:系统的升降温速率能达到4℃/s,精度为0.2℃。     

航空发动机智能温度传感器的设计

根据航空发动机温度传感器的原理,提出一种基于数字信号处理器(DSP)与CAN的智能温度传感器。设计了上电自检电路、热电偶信号处理电路、DSP与CAN总线接口电路以及电源电路。该传感器系统集成度高、测量和处理速度快。试验表明:该温度传感器测量误差小、测量精度高、实时性好,可应用于航空发动机全权限数字式电子控制(FADEC)系统中,具有重要的实用价值。     

CCD信号处理电路偏置漂移校正

为抑制CCD相机信号处理电路中由温度等原因引起的偏置漂移对图像质量造成的影响,提出了一种基于反馈的近实时偏置漂移校正方法。为了获得偏置在整个链路中的变化情况,对整个信号处理链路进行了分析;设计了两种数字低通滤波器,分别对获得的暗像元数据进行滤波;根据工程经验并辅以计算给出校正算法的有关参数;校正图像偏置漂移并对输出的图像进行比较分析。实验结果表明,在可变增益放大器增益为1.8的条件下,使用12 bit精度的模/数转换器时偏置稳定在10个码值以下,基本满足精度高、稳定性好及抗干扰的要求。     

随钻声波测井仪井下信号采集与处理系统设计

针对随钻声波测井信号的特点,设计了一种基于"DSP+ADC"的井下信号采集与处理系统。介绍了电路的硬件结构和软件设计流程,重点描述了6通道模拟信号的高精度同步采样方法及数据压缩算法。设计中充分利用了DSP的丰富资源,实现各种控制及数据传输接口,并完成相应的数据处理。实验结果表明,该电路的设计满足随钻声波测井的实时性、低功耗要求,在井下高温高压恶劣环境中能够可靠地长时间工作。     

基于DSP的实时语音压缩

DSP(数字信号处理器)具有强大的数字信号处理能力,在其应用系统中,大多由ADC和DAC通道来完成对模拟信号的数字化处理。本文介绍了一种集成ADC和DAC于一体的TLC320AD50C模拟接口电路与TMS320VC5416定点DSP接口电路的硬件设计方法,并结合一个具体的软件实例说明主从模式下软件的实现方法。     

磁通门测量地磁信号的数字化分析

针对现有的磁通门信号处理电路仍以模拟元件为主,电路较为复杂的缺点,提出了一种以数字信号处理器(DSP)为主的信号处理系统,优化磁通门传感器的结构,提高了磁通门传感器的抗干扰能力.根据双磁芯磁通门的基本原理,建立了磁通门数学模型并采用Simulink信号处理模块模拟DSP对磁通门输出信号进行处理;针对双磁芯磁通门上、下磁芯不一致产生的磁通门信号噪声,采用带通滤波方法进行了滤波,仿真结果与理想状态下双铁芯磁通门的输出一致,系统分辨力达到3 nT.通过实验数据与仿真数据的对比,验证了DSP信号处理系统的可行性.     

关于提高热电阻温度测量精度的设计方法研究

为了提高热电阻温度测量的精度,从温度传感器的选型、测量方案的设计、实际测量电路、硬件自校正、微处理器的选择、模拟信号预处理、滤波算法和软件非线性校正等方面给出了具体的设计方案。详细分析了自校正补偿及微信号采集转换电路的设计方案,设计了与DSP F2812的接口电路。实际应用表明,通过上述改进方案,热电阻温度测量准确度可以达到10 ppm的设计要求。     

分布式光纤测温系统及高速数据采集与处理

分布式光纤测温系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感器系统。介绍了一种以数字信号处理器(DSP)为核心,以并行高速流水线式A/D转换器、先入先出队列芯片(FIFO)、可编程逻辑器件(CPLD)为主体的分布式光纤测温系统。其数据采集速率每秒可达10×107次,空间分辨力达1m,温度分辨力为1℃,并能直接在主机中解调出温度数据。