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激光外差玻璃厚度測量系統(tǒng)檢測電路的設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2012-07-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:為了檢測系統(tǒng)中的外差信號(hào),介紹了測厚系統(tǒng)測量原理,通過對(duì)幾種光電檢測性能特征進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)出適合本系統(tǒng)光電檢測,為激光外差檢測提供了一種單元模塊。
關(guān)鍵詞:激光外差技術(shù);激光外差測厚原理;光電檢測電路;元件參數(shù)設(shè)計(jì)

目前,激光外差技術(shù)在激光通信、雷達(dá)、測距、測速、測振等方面有了廣泛的應(yīng)用。在玻璃方面,激光外差測量技術(shù)以其具有分辨率高、精度高、線性度好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、在線非接觸測量的優(yōu)點(diǎn),逐漸開始取代傳統(tǒng)的測量方法。在激光系統(tǒng)中光外差信號(hào)是弱光電信號(hào),其含有大量背景光噪聲和其它多次諧波成份,怎么從中提取光外差信號(hào),光電轉(zhuǎn)換電路就顯得尤為重要,其往往是決定系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。

1 激光外差玻璃測厚系統(tǒng)原理
測量系統(tǒng)中應(yīng)用了激光多普勒效應(yīng)和激光外差測量技術(shù),系統(tǒng)測量原理如圖1所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/193649.htm

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激光器S發(fā)出的激光,經(jīng)平面鏡K、半透鏡L反射到多普勒振鏡,振鏡振動(dòng)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)使得激光變頻,變頻后的激光由振鏡反射后透過半透鏡L垂直照射于待測玻璃表面。由于激光在不同時(shí)刻的頻率不同,所以激光在玻璃前表面反射的光場,與其前一時(shí)刻在后表面反射后到達(dá)前表面的光場因頻率不同而發(fā)生混頻,產(chǎn)生差頻信號(hào),由半透鏡L反射后,與從平面鏡K反射后透射過半透鏡L的本振光一起到達(dá)光電轉(zhuǎn)換器,光電二極管將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),該信號(hào)包括待測的差頻信號(hào)及其它欲抑制信號(hào)(激光本振信號(hào)、和頻信號(hào)和噪聲),其中本振信號(hào)與和頻信號(hào)頻率較高,超出光電二極管的頻率響應(yīng)范圍,因此在接收電路中,只需要利用濾波器的帶寬控制在中頻信號(hào)范圍內(nèi),即可檢測到差頻信號(hào)。該差頻信號(hào)含有玻璃板的厚度信息,差頻信號(hào)的頻率為,其頻率與待測玻璃厚度成正比,比例系數(shù)與光源頻率、玻璃板折射率以及振鏡常數(shù)有關(guān),當(dāng)光源頻率、玻璃板折射率以及振鏡常數(shù)確定,為常數(shù)。根據(jù)頻率差與玻璃厚度的關(guān)系,只要測得差頻信號(hào)的頻率,就能計(jì)算得到玻璃厚度,光電模塊檢測到光外差信號(hào)后,經(jīng)濾波、放大整形后送單片機(jī)處理得到玻璃厚度。
從上面系統(tǒng)可知,激光經(jīng)過多次反射、透射衰減嚴(yán)重,待檢測的信號(hào)是弱光信號(hào)。在此針對(duì)光場混頻后的差頻信號(hào)來研究該信號(hào)的檢測電路。

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