微弱信號課堂ppt

1、取樣積分器在激光外差測厚系統(tǒng)中的應(yīng)用 報告人 王艷龍 學(xué)號 S313080020作者：蘭羽，盧慶林蘭羽，1975年出生，碩士，講師，吉林大學(xué) Lecture IntroduceLecture Introduce 取樣積分器在激光外差測厚系統(tǒng)中的應(yīng)用取樣積分器在激光外差測厚系統(tǒng)中的應(yīng)用 OutlineOutlinen 背景介紹背景介紹n 激光外差玻璃厚度測量系統(tǒng)的原理激光外差玻璃厚度測量系統(tǒng)的原理n 平衡取樣積分器的設(shè)計平衡取樣積分器的設(shè)計n Multisim Multisim 對電路進行仿真對電路進行仿真n 期望指標(biāo)期望指標(biāo)取樣積分器在激光外差測厚系統(tǒng)中的應(yīng)用取樣積分器在激光外差測厚系統(tǒng)中的應(yīng)

2、用 背景介紹背景介紹 取樣積分器是利用相干疊加技術(shù)，將淹沒在強噪聲中的周期性微弱信號提取出來的一種電路，其在微弱信號檢測技術(shù)方面已得到非常廣泛地應(yīng)用。激光外差檢測技術(shù)已在激光通信、雷達、測距、測速、測振、等方面有了廣泛地應(yīng)用。優(yōu)點 分辨率高 、精度高 、線性度好、動態(tài)響應(yīng)快 、非接觸測量 等等。顯示器、光學(xué)透鏡已被逐漸取用。 1 1 背景介紹背景介紹 激光外差玻璃測厚系統(tǒng)原理激光外差玻璃測厚系統(tǒng)原理 2 2 激光外差玻璃測厚原理激光外差玻璃測厚原理 原理如圖1所示 激光外差玻璃測厚系統(tǒng)原理激光外差玻璃測厚系統(tǒng)原理 激光外差玻璃測厚原理綜述： 激光器 S 發(fā)出的激光，經(jīng)平面鏡 K、半透鏡 L 反

3、射到多普勒振鏡，振鏡振動產(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，與其前一時刻在后表面反射后到達前表面的光場因頻率不同而發(fā)生混頻，產(chǎn)生差頻信號，由半透鏡 L 反射后，與從平面鏡 K 反射后透射過半透鏡 L 的本振光一起到達光電轉(zhuǎn)換器， 光電二極管將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，該信號包括待測的差頻信號及其它欲抑制信號（激光本振信號、和頻信號和噪聲），其中本振信號與和頻信號頻率較高，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范圍內(nèi)，即可檢測到差

4、頻信號。 該差頻信號含有玻璃板的厚度信息 ，差頻信號的頻率為 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，只要測得差頻信號的頻率，就能計算得到玻璃厚度，光電模塊檢測到光外差信號后，經(jīng)濾波、放大整形后送單片機處理得到玻璃厚度。從上面系統(tǒng)可知，激光經(jīng)過多次反射、透射衰減嚴重，待檢測的信號是弱光信號。 在此針對光場混頻后的差頻信號來研究該信號的檢測電路。hf202012cnc 取樣積分器原理取樣積分器原理3 3 取樣積分器原理取樣積分器原理取樣積分原理圖2 所示 輸入信號經(jīng)過放大器到采

5、樣開關(guān)，輸入信號被取樣脈沖在連續(xù)的周期性信號的同一位置采集信號，測量周期信號的某一瞬態(tài)平均值。在開關(guān)接通的時間內(nèi)，輸入信號通過R向電容C上充電，得到積分信號值。設(shè)積分期的充電時間常量 ，經(jīng)過n次取樣后，電容C上的電壓值為： RCentUUioexp1 取樣積分器原理取樣積分器原理3 3 取樣積分器原理取樣積分器原理輸出波形 取樣積分器原理取樣積分器原理4 4 平衡取樣積分器電路設(shè)計平衡取樣積分器電路設(shè)計 平衡取樣積分器電路設(shè)計平衡取樣積分器電路設(shè)計 取樣積分器原理取樣積分器原理 平衡取樣電路的分析平衡取樣電路的分析 平衡取樣積分器電路設(shè)計平衡取樣積分器電路設(shè)計 取樣積分器原理取樣積分器原理 平

6、衡取樣電路的分析平衡取樣電路的分析 平衡取樣積分器電路設(shè)計平衡取樣積分器電路設(shè)計 取樣積分器原理取樣積分器原理 平衡取樣電路的分析平衡取樣電路的分析 平衡取樣積分器電路設(shè)計平衡取樣積分器電路設(shè)計 取樣積分器原理取樣積分器原理 平衡取樣積分器電路設(shè)計平衡取樣積分器電路設(shè)計 平衡取樣電路的分析平衡取樣電路的分析電壓降為 取樣積分器原理取樣積分器原理 平衡取樣積分器電路設(shè)計平衡取樣積分器電路設(shè)計 平衡取樣電路的分析平衡取樣電路的分析 取樣積分器原理取樣積分器原理 平衡取樣積分器電路設(shè)計平衡取樣積分器電路設(shè)計 平衡取樣電路靈敏度平衡取樣電路靈敏度 取樣積分器原理取樣積分器原理 平衡取樣電路的元件參數(shù)的設(shè)計平衡取樣電路的元件參數(shù)的設(shè)計 平衡取樣積分器電路設(shè)計平衡取樣積分器電路設(shè)計 電路仿真電路仿真5 5 電路仿真電路仿真仿真條件： 輸入信號Us = 0.1 1 V ，fs = 1 khz; 同時信號中混入白噪聲，其幅度設(shè)置為1V；取樣脈沖頻率為1 khz，脈沖寬度0.01ms 。改變輸入信號幅度，用電壓表測得取樣后輸出信號電壓Uc幅度與輸入電壓Us幅度變化成比例，誤差不到5%。Uc1。01.21.4