STC89C54单片机PSD的光点移动量测量系统的研究(7)
时间:2017-03-08 22:29 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
3.2 PSD断面结构图 图3.3 PSD电位器模型因为 所以可得 当入射光恒定时， 恒定，则入射光点与PSD中间零位点距离X与 成线性关系，与入射光点强度无关。通过适当的处理电路，就可以获得光点位置的输出信号。 此处，我们使用一文PSD。 3.3.2 基于PSD的干涉条纹移动量检测方法 用移相干涉术进行测量时，为了结果更加精确，需降低环境扰动的影响，保持干涉条纹的稳定。为此我们采用基于PSD的干涉条纹的检测，并进行实时补偿。 首先，将PSD中点放置到干涉条纹亮条纹中心处，PSD将光强信号转化成电信号，输出两路电流I1和I2，根据上面介绍的PSD原理，可知入射光点距PSD中心的距离x，即移动量 （L已知）。这里x是有正负的，它的正负表明了条纹移动的方向。通过电路处理将探测到的条纹移动量和方向信号输入到单片机，单片机将输入的振动信号实时处理，按补偿算法就可得到振动所引起的光程差变化量，同时给出一个补偿控制信号，作用到PZT的控制驱动源，通过PZT的作用改变光程差，就可以实时的补偿振动，得到稳定的干涉图像。 这里，本论文主要做的就是PSD探测到的条纹移动量和方向，通过电路处理，再送到单片机，通过编程将其位移值和方向显示出来。 4 实验系统设计 本课题利用PSD探测器探测光强中心，从光强信号得到干涉条纹对初始位置的偏移量并完成补偿。采用模拟电路的位置处理，利用传感器两极输出的电流，经运算放大器电流电压变换，加减运算，模拟除法运算，其输出的电压连接到单片机上，将编好的程序烧录进去，便由数码管显示偏移量的大小和方向。实验系统设计流程图如图4.1所示。 图4.1 实验系统设计流程图 4.1 条纹检测电路设计 本章节将详述电路部分设计，包括PSD探测器I/V转换放大电路、滤波电路、加减法电路、判向电路和计数电路。 4.1.1 PSD光电探测器 本次课题采用PSD-0208，它的有效感光面积为2.0mm×8mm，分辨率为1um，响应时间为1us，响应光谱为400-1100nm，工作温度范围为-10-60℃。PSD-0208在外加1V电压时阻抗的典型值为200kΩ，最小值为140 kΩ，最大值为260 kΩ。其输出电流为uA级，用电流检测芯片进行检测时，由于电流太小会造成大的误差，在进行检测之前需要将PSD转换的电信号进行放大。如图4.2，靠近缺角的管脚4接反偏电压Vf，对角管脚1和管脚3为输出电流I1和I2，管脚2悬空。 图4.2 PSD-0208实物图与接线图 4.1.2 I/V转换放大电路 PSD以光电流的形式输出两路信号I1和I2，由于测量干涉场与PSD之间有一定距离，PSD光敏面上接收到的光能量较小，使得PSD输出的光电流极其微弱，因而适配电路的设计对光电流的提取是至关重要的。由于电压信号比电流信号更方便于测量与后续电路处理，可以将电流源信号转换为电压源信号，通过电压并联负反馈电路来实现。I/V转换放大仿真电路如图4.3所示： 图4.3 I/V转换放大仿真电路 电路左侧为PSD输出电流I1和I2，经过运算放大器放大相同倍数后输出对应电压 和 。电容 和 可以减少信号中的高频噪声，改善信噪比。由前面的原理知移动量 ,经电流电压转换放大后，移动量 。 运算放大器选择OP07CP，它的性能优异，具有高速度、高精度、线性好，低温漂、低噪音的特点，适合本系统对交流和直流要求。 4.1.3 低通滤波电路 (责任编辑：qin) |