微弱光信號的檢測課堂演示

微弱光信號的檢測

姓名：陳琛

學(xué)號：2014554001

光譜儀器實(shí)驗室322引言

對微弱或者極弱光的檢測，在科學(xué)研究與軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。微弱光信號的檢測、方法也是多種多樣，但常用的方法由于靈敏度有限，難以滿足要求。引言光電檢測技術(shù)是光學(xué)與電子學(xué)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興檢測技術(shù)。它主要利用電子技術(shù)來對光學(xué)信號進(jìn)行檢測，并進(jìn)一步傳遞、儲存、控制、計算和顯示。其原理是通過光電探測器件將光學(xué)信息量變換成電信號，并進(jìn)一步經(jīng)過電路放大、處理，以達(dá)到電信號輸出的目的。該方法利用高性能運(yùn)放來設(shè)計檢測電路，因而具有精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。試驗系統(tǒng)的設(shè)計光信號·本檢測系統(tǒng)的設(shè)計由光電二極管、前置放大電路、濾波電路、主放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，控制和信號處理電路等組成發(fā)光二極管前置放大電路濾波電路主放大電路A/D轉(zhuǎn)換控制處理器上位機(jī)電路基本原理檢測電路設(shè)計檢測電路的設(shè)計原則試驗系統(tǒng)的設(shè)計電路基本原理

用光電二極管組成的光電檢測電路，實(shí)際上是一個光→電流→電壓的變換器。首先由光電二極管將接收的光信號變成與之成比例的微弱電流信號，再通過運(yùn)放和反饋電阻組成的放大器變換成電壓信號。

電路基本原理

電路基本原理光電二極管所接收到的信號一般都非常微弱，而且輸出的信號往往被深埋在噪聲之中。因此，對這樣的微弱信號一般都要先進(jìn)行放大、濾波，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將信號傳輸給后續(xù)處理器電路。檢測電路的設(shè)計電路基本原理前置放大電路濾波電路主放大電路

光電探測器前級放大電路的設(shè)計通常從兩方面著手：一是設(shè)計合適的電路形式；二是選擇合適的運(yùn)放。

前置放大電路可釆用兩個運(yùn)放來組成復(fù)合放大電路，它由一個內(nèi)反饋電路與外反饋電路組成，具有降低噪聲帶寬而不影響信號頻帶的特點(diǎn)。前置放大電路

前置放大電路為了保證測量的精確性，可在前置放大電路之后設(shè)計“壓控電壓源二階帶通濾波電路”濾波電路的設(shè)計

濾波電路的設(shè)計

主放大電路光電檢測電路采用電流放大型時，光電二極管應(yīng)釆用無偏壓的工作方式，這樣可減小光電二極管的暗電流，提高檢測精度；電路的反饋電阻在滿足通頻帶寬度和輸出信號范圍的情況下應(yīng)盡可能大，這樣會增大輸出信噪比，同時也提高了電路的信號放大倍數(shù)；選用前置放大器時，應(yīng)選用超低偏置電流的運(yùn)放，以提高檢測的靈敏度和精度。當(dāng)反饋電阻較大時，偏流會在反饋電阻上產(chǎn)生偏移電壓，這樣會給檢測帶入誤差；檢測電路的設(shè)計原則電路的工作環(huán)境溫度越小，輸出的信噪比越大。所以，應(yīng)盡可能使檢測電路在較低的溫度環(huán)境下工作。為了減小系統(tǒng)的外部噪聲，光電檢測電路必須用金屬外殼來屏蔽外界電磁干擾，同時外殼要接地。另外，摩擦電、外界振動、輸入連接及輸入電纜等都會引起誤差和漂移，故要盡可能嚴(yán)格的連接，避免電