基于虛擬儀器的激光性能參數(shù)測量系統(tǒng)
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頻率測量模塊由頻率計(jì)完成激光編碼精度的測量；時(shí)間測量模塊由快速響應(yīng)探頭、頻率計(jì)和高頻數(shù)字化儀組成，完成激光編碼精度及脈沖波形的測量；能量測量模塊完成激光脈沖能量的測量；光束質(zhì)量測量模塊完成激光光束性能的各項(xiàng)測量。以上各測量模塊都具備獨(dú)立的功能，通過IEEE 1394，RS 232和USB等接口和主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。根據(jù)測量功能的考慮，選擇以下電子設(shè)備：
(1)PXI總線系統(tǒng)由機(jī)箱、PXI控制器、PXI模塊組成。由于美國的NI公司在PXI系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位及對所售產(chǎn)品的售后服務(wù)情況，決定訂購NI公司PXI的產(chǎn)品。該測量系統(tǒng)選用的PXI機(jī)箱為NI PXI-1042系列帶通用電源的8槽3U PXI機(jī)箱；PXI控制器選用內(nèi)嵌式NI PXI-8106，性能為2．16 GHz Pentium雙核CPU嵌入式控制器，它比NI PXI-8187的性能高50％性能，PXI控制器采用PXI總線和機(jī)箱連接。
(2)激光脈沖波形和編碼精度的測量采用快速響應(yīng)探頭+數(shù)字化儀+頻率計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)?？焖偬綔y器(光電二極管)。將光脈沖信號轉(zhuǎn)換成電脈沖，用寬帶傳輸線(快速電纜)無失真地將電脈沖信號輸送到高帶寬數(shù)字化儀和頻率計(jì)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)顯示并計(jì)算出脈沖波形、寬度、重復(fù)頻率等時(shí)間量?？紤]硬件的測量精度，數(shù)字化儀／頻率計(jì)采用NI PXI-5152?？焖偬綔y器(光電二極管)采樣日本賓松公司的高帶寬快速二極管。
(3)NI IEEE 1394接口卡對本系統(tǒng)其他1394總線接口的硬件設(shè)備提供連接，接口卡和主機(jī)箱采用PXI總線連接。
(4)測量系統(tǒng)要完成激光能量的測量，能量測量采用中國計(jì)量院研制的E1000型能量計(jì)，他的測量范圍及測量精度滿足設(shè)計(jì)需求。能量控制器通過串口和PXI機(jī)箱連接。
(5)由于要對激光發(fā)射角進(jìn)行測量，需對光闌片進(jìn)行二維方向上的移動(dòng)。該測量系統(tǒng)采用北京賽維公司的SC1000型步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)控制器過串口和PXI機(jī)箱連接。在進(jìn)行發(fā)散角測量時(shí)，需利用攝像頭對圖樣光斑進(jìn)行采集來修正光闌孔與光軸中心，CCD攝像頭采用德國AVT公司數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，它所采集的視頻數(shù)字信號通過IEEE 1394接口和PXI機(jī)箱內(nèi)的1394卡進(jìn)行信號傳輸。
(6)由于要求實(shí)時(shí)看到光斑圖像并可測量器尺寸、大小等數(shù)據(jù)，選用美國Spricon公司LBA-PC激光光束分析系統(tǒng)完成光束質(zhì)量的測量，可探測深紫外到近紅外區(qū)光源的各種實(shí)時(shí)輪廓分析(包括交叉區(qū)域)和光斑參數(shù)特征測量，實(shí)時(shí)檢測光軸的穩(wěn)定性、光斑的均勻性，顯示二維光強(qiáng)圖像、能量分布等信息。該系統(tǒng)的攝像頭非常適合光斑質(zhì)量分析系統(tǒng)，還可用于高質(zhì)量影像記錄。激光光束分析儀通過IEEE 1394接口和PXI機(jī)箱內(nèi)的1394卡進(jìn)行信號傳輸。
1．2 光學(xué)平臺的硬件選型
在光學(xué)平臺上要完成激光光路的設(shè)計(jì)，根據(jù)激光參數(shù)測量理論達(dá)到在透鏡焦距位置測量激光光斑參數(shù)的目的。光路設(shè)計(jì)上采樣透鏡、半透半反鏡和全反鏡的組合，三種光學(xué)元件均為單位自制，透鏡直徑為60 mm，焦距為1．5 m，光學(xué)潔凈度為三級；半透半反鏡尺寸為50mm×50 mm，10％的反射率及90％的透過率，光學(xué)潔凈度為三級；反射鏡尺寸為50 mm×50 mm，光學(xué)潔凈度為三級。光學(xué)平臺選用江西連勝試驗(yàn)裝備有限公司的POT型光學(xué)平臺，此平臺的不平整度僅為0．02～0．05 mm／m2。
1．3 激光性能參數(shù)綜合測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
測控系統(tǒng)由PXI機(jī)箱測控柜和光線平臺組成。PXI機(jī)箱測量柜由顯示器、PXI機(jī)箱、步進(jìn)電機(jī)控制器、能量計(jì)控制器、供電電源、鍵鼠組成，光學(xué)平臺由光路組成部分及能量計(jì)、波形測量儀、光束分析儀、電控光闌等組成，如圖2所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/193573.htm
測量系統(tǒng)以PXI測量設(shè)備為基礎(chǔ)，通過在光學(xué)平臺上光路的搭建及能量計(jì)、光分儀等儀器擺放，使用相應(yīng)的測量軟件，來達(dá)到測量目的。
待測激光源提供所需的輸入信號，測量系統(tǒng)通過模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)化完成所需參數(shù)的測量。PXI機(jī)箱中PXI模塊完成波形數(shù)據(jù)的處理，機(jī)柜中的能量計(jì)控制器完成能量的處理及傳輸，步進(jìn)電機(jī)控制器接收命令后完成對安裝在步進(jìn)電機(jī)上的光闌片的位移控制。
控制和測量采用集成的現(xiàn)場控制方式進(jìn)行，采用總線結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)通用接口，充分利用IEEE 1394接口和RS 232總線技術(shù)；充分發(fā)揮主控計(jì)算機(jī)軟件平臺的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和多媒體技術(shù)，遙控和虛擬顯示集成設(shè)計(jì)，使其具有自檢和診斷能力，友好的人機(jī)交互環(huán)境，以提高設(shè)備的自動(dòng)化水平。
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