采用音叉斬波技術(shù)的微弱激光探測系統(tǒng)

　　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)了對入射微弱激光的斬波調(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微弱交流電信號進(jìn)行預(yù)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(jìn)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(jìn)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,并將此信號交由單片機系統(tǒng)進(jìn)行非線性補償。

　　單片機系統(tǒng)設(shè)計

　　在微弱激光檢測系統(tǒng)實際應(yīng)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,我們采用單片機系統(tǒng)對其輸出信號進(jìn)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