微弱信号课堂ppt

1、取样积分器在激光外差测厚系统中的应用 报告人 王艳龙 学号 S313080020作者：兰羽，卢庆林兰羽，1975年出生，硕士，讲师，吉林大学 Lecture IntroduceLecture Introduce 取样积分器在激光外差测厚系统中的应用取样积分器在激光外差测厚系统中的应用 OutlineOutlinen 背景介绍背景介绍n 激光外差玻璃厚度测量系统的原理激光外差玻璃厚度测量系统的原理n 平衡取样积分器的设计平衡取样积分器的设计n Multisim Multisim 对电路进行仿真对电路进行仿真n 期望指标期望指标取样积分器在激光外差测厚系统中的应用取样积分器在激光外差测厚系统中的应

2、用 背景介绍背景介绍 取样积分器是利用相干叠加技术，将淹没在强噪声中的周期性微弱信号提取出来的一种电路，其在微弱信号检测技术方面已得到非常广泛地应用。激光外差检测技术已在激光通信、雷达、测距、测速、测振、等方面有了广泛地应用。优点 分辨率高 、精度高 、线性度好、动态响应快 、非接触测量 等等。显示器、光学透镜已被逐渐取用。 1 1 背景介绍背景介绍 激光外差玻璃测厚系统原理激光外差玻璃测厚系统原理 2 2 激光外差玻璃测厚原理激光外差玻璃测厚原理 原理如图1所示 激光外差玻璃测厚系统原理激光外差玻璃测厚系统原理 激光外差玻璃测厚原理综述： 激光器 S 发出的激光，经平面镜 K、半透镜 L 反

3、射到多普勒振镜，振镜振动产生多普勒效应使得激光变频，变频后的激光由振镜反射后透过半透镜 L 垂直照射于待测玻璃表面。 由于激光在不同时刻的频率不同，所以激光在玻璃前表面反射的光场，与其前一时刻在后表面反射后到达前表面的光场因频率不同而发生混频，产生差频信号，由半透镜 L 反射后，与从平面镜 K 反射后透射过半透镜 L 的本振光一起到达光电转换器， 光电二极管将接收到的光信号转换为电信号，该信号包括待测的差频信号及其它欲抑制信号（激光本振信号、和频信号和噪声），其中本振信号与和频信号频率较高，超出光电二极管的频率响应范围，因此在接收电路中，只需要利用滤波器的带宽控制在中频信号范围内，即可检测到差

4、频信号。 该差频信号含有玻璃板的厚度信息 ，差频信号的频率为 其频率与待测玻璃厚度成正比，比例系数 与光源频率、玻璃板折射率以及振镜常数有关，当光源频率、玻璃板折射率以及振镜常数确定，为常数。 根据频率差与玻璃厚度的关系，只要测得差频信号的频率，就能计算得到玻璃厚度，光电模块检测到光外差信号后，经滤波、放大整形后送单片机处理得到玻璃厚度。从上面系统可知，激光经过多次反射、透射衰减严重，待检测的信号是弱光信号。 在此针对光场混频后的差频信号来研究该信号的检测电路。hf202012cnc 取样积分器原理取样积分器原理3 3 取样积分器原理取样积分器原理取样积分原理图2 所示 输入信号经过放大器到采

5、样开关，输入信号被取样脉冲在连续的周期性信号的同一位置采集信号，测量周期信号的某一瞬态平均值。在开关接通的时间内，输入信号通过R向电容C上充电，得到积分信号值。设积分期的充电时间常量 ，经过n次取样后，电容C上的电压值为： RCentUUioexp1 取样积分器原理取样积分器原理3 3 取样积分器原理取样积分器原理输出波形 取样积分器原理取样积分器原理4 4 平衡取样积分器电路设计平衡取样积分器电路设计 平衡取样积分器电路设计平衡取样积分器电路设计 取样积分器原理取样积分器原理 平衡取样电路的分析平衡取样电路的分析 平衡取样积分器电路设计平衡取样积分器电路设计 取样积分器原理取样积分器原理 平

6、衡取样电路的分析平衡取样电路的分析 平衡取样积分器电路设计平衡取样积分器电路设计 取样积分器原理取样积分器原理 平衡取样电路的分析平衡取样电路的分析 平衡取样积分器电路设计平衡取样积分器电路设计 取样积分器原理取样积分器原理 平衡取样积分器电路设计平衡取样积分器电路设计 平衡取样电路的分析平衡取样电路的分析电压降为 取样积分器原理取样积分器原理 平衡取样积分器电路设计平衡取样积分器电路设计 平衡取样电路的分析平衡取样电路的分析 取样积分器原理取样积分器原理 平衡取样积分器电路设计平衡取样积分器电路设计 平衡取样电路灵敏度平衡取样电路灵敏度 取样积分器原理取样积分器原理 平衡取样电路的元件参数的设计平衡取样电路的元件参数的设计 平衡取样积分器电路设计平衡取样积分器电路设计 电路仿真电路仿真5 5 电路仿真电路仿真仿真条件： 输入信号Us = 0.1 1 V ，fs = 1 khz; 同时信号中混入白噪声，其幅度设置为1V；取样脉冲频率为1 khz，脉冲宽度0.01ms 。改变输入信号幅度，用电压表测得取样后输出信号电压Uc幅度与输入电压Us幅度变化成比例，误差不到5%。Uc1。01.21.4