• 光电检测系统电路设计

2.1光电检测系统电路设计

       研究方向是基于单片机的各种智能控制、检测电路系统设计。例如高速数据采集与处理模块,激光器与探测器驱动模块,高精度控温模块等。所使用的单片机类型主要包括PIC、DSP、ARM等。
特区彩票网2.1.1 驱动模块电路系统设计

大功率LED驱动

       采用PWM波控制场效应管的导通,实现对大功率LED的恒流驱动。输出电流0~1.5A可调,调节精度1.5mA。各种工作模式与工作参数可以通过RS-232通信接口远程设置。

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大功率LED驱动

便携式激光光源

       该光源可以工作在连续光模式和2KHz调制模式,配合光功率计,可以在野外方便地实现对光纤链路的损耗测量。本设计的特色是采用了microchip公司的纳瓦级别低功耗单片机作为控制核心,可以实现电池供电下的长时间工作。2节3A电池的理论待机时间为15年。

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便携式激光光源

脉冲信号发生器

       在传感应用中,经常需要生成多路脉冲宽度为数个纳秒的高功率脉冲信号。并且要求各路脉冲间的延迟时间可调,时间边沿抖动不超过100个皮秒。本设计采用FPGA/CPLD为核心器件,配合功率放大电路与延迟发生芯片,可以实现多路高功率窄脉冲的生成。

脉冲信号发生器

高精度半导体激光器驱动

       激光器在通信、测量、传感等领域均有广泛应用。本设计针对高端激光器,以microchip中档单片机为核心,可以实现对通用的蝶形封装激光器的恒温、恒流或恒功率驱动。恒温器件驱动电路2.5A,控温精度高于0.001K。恒流驱动范围0-2A,可调步进1mA。

特区彩票网高精度半导体激光器驱动



2.1.2 控制系统设计

基于负载特性的控温模块

       传统的温度控制器需要采用热敏电阻等测温元件测量被控温物体的温度,从而实现对温度的反馈控制。本设计则直接检测被控物体本身阻抗特性的变化,实现控温。特别适合那些无法安装传统温度传感器的应用场合。

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基于负载特性的控温模块


电光调制器工作点锁定装置

       基于光时域反射(OTDR)技术的分布式光纤传感系统通过向传感光纤注入探测光脉冲并检测其背向散射信号,可以同时获得被测量在时间和空间上的分布状况。通常探测光脉冲由电光调制器(EOM)产生,但是EOM的工作点在长期工作时易发生漂移现象,从而引起探测光脉冲消光比的波动,降低传感系统的信噪比。因此需要采用自动控制装置对EOM工作点进行锁定。传统上常使用光耦合器对施加扰动的光信号进行分光反馈并根据反馈结果补偿EOM工作点的漂移。然而这种反馈结构难以同时保证光脉冲的消光比与稳定性。本设计针对传统方法的局限性,利用与探测光脉冲同步工作的光开关代替传统方法中的光耦合器,提出了一种改进型的EOM工作点锁定方法。对比实验结果显示本方案所获得的探测光脉冲动态消光比更高且更稳定,特别适合基于分布式光纤传感系统的应用。

特区彩票网电光调制器工作点锁定装置系统框图

电光调制器工作点锁定装置实物图



2.1.3采集与处理系统设计

高速数据采集板卡

       高速数据采集板卡在传感、测量等领域均具有广泛的应用。本设计针对分布式光纤传感的各种具体应用场景,实现了100MHz采样率,14bit量化位数的高速数据采集板卡。该板卡的存储深度为8M,采用USB2.0接口上传数据

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高速数据采集板卡

  1. 董寅,张益昕,王顺,张旭苹.2007.布里渊光时域反射传感系统数据采集模块的研制[J],光电子技术,2007,27(2):88-91


高速信号采集与处理板卡

       高速数据采集与处理板卡除了可以实现数据采集功能,还可以依托板载的FPGA芯片对采集得到的数据进行实时的信号处理,在长距离光纤传感的应用中尤其具有重要地位。可进行的数据处理操作包括:数字滤波、功率检波、对数变换、数字下变频、周期累加等。

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特区彩票网高速信号采集与处理板卡