用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),包括恒流源、輸入多通道模擬開關(guān)、輸出多通道模擬開關(guān)、數(shù)據(jù)采集處理單元和n只與光導(dǎo)型紅外探測(cè)器一一對(duì)應(yīng)的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元;輸入多通道模擬開關(guān)和輸出多通道模擬開關(guān)的選通端可在驅(qū)動(dòng)電平的作用下,同步選通同一路電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元,對(duì)測(cè)量單元同步供電和數(shù)據(jù)采集。本發(fā)明有效解決了光導(dǎo)型紅外探測(cè)器和驅(qū)動(dòng)電路在持續(xù)工作中的發(fā)熱問題,克服了探測(cè)器溫升引起的基線漂移,確保了動(dòng)態(tài)范圍,滿足了測(cè)量系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作的要求。
【專利說明】用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及探測(cè)器和數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域,尤其涉及一種用于中紅外光導(dǎo)型探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]中紅外光導(dǎo)型探測(cè)器如碲鎘汞(HgCdTe )、銻化銦(InSb )、硫化鉛(pbS)等在中紅外激光檢測(cè)方面發(fā)揮著重要作用。這些探測(cè)器組成陣列可用于對(duì)較大光斑的中紅外激光時(shí)間空間分布進(jìn)行測(cè)量。
[0003]現(xiàn)有測(cè)量中紅外激光光斑的光電探測(cè)器陣列通常采用如圖1所示的穩(wěn)壓供電的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元6,包括放大器5和由測(cè)量臂22和參考臂21組成的平衡式電橋,測(cè)量臂22由偏置電阻I和探測(cè)器2組成,參考臂21由偏置電阻3和平衡電阻4組成,偏置電阻3和平衡電阻4的阻值需要根據(jù)探測(cè)器的暗電阻和工作電流進(jìn)行選取,測(cè)量臂22和參考臂21的公共端分別接穩(wěn)壓源Vref和地。當(dāng)被測(cè)量光束入射至光導(dǎo)探測(cè)器2時(shí),引起探測(cè)器的電阻變化,破壞了電橋的平衡,使得放大器5的正負(fù)輸入端之間產(chǎn)生壓差A(yù)V=V1-V2,經(jīng)放大器5后輸出電壓信號(hào)V0,且其輸出與入射的光功率相關(guān),實(shí)現(xiàn)了光功率的檢測(cè)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)大面積的光束檢測(cè),常需要數(shù)十只至數(shù)百只光電探測(cè)器在空間上布成面陣或線陣結(jié)構(gòu),這時(shí)采用多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集和記錄,其基本原理如圖2所示,電壓源加載到η通道并行工作的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元6,其放大器5的輸出端通過多通道模擬開關(guān)7分時(shí)導(dǎo)通,模數(shù)轉(zhuǎn)換后記錄和存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)采集處理單元8內(nèi),進(jìn)而通過軟件圖像復(fù)原,得到光束光強(qiáng)的時(shí)空分布信息。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?01110233174.9的中國(guó)專利“一種基于電橋原理的中紅外探測(cè)電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法”,就公開了這種技術(shù)探測(cè)方案,在秒級(jí)的短時(shí)間測(cè)量光斑時(shí)空分布中發(fā)揮了重要作用。然而當(dāng)需要測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng),如幾十秒甚至幾分鐘時(shí),由于η路探測(cè)器和電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間供電,電路產(chǎn)生的大量熱量引起測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部溫度升高,而紅外光導(dǎo)型探測(cè)器不僅對(duì)輸入中紅外光功率敏感,而且對(duì)所處環(huán)境溫度也敏感,因此造成探測(cè)器驅(qū)動(dòng)電路基線發(fā)生漂移,嚴(yán)重影響測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明提出了一種用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),采用分時(shí)供電和分時(shí)采集的方法,有效克服了光導(dǎo)型紅外探測(cè)器工作中引起的熱效應(yīng)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容如下:
[0008]用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),包括恒流源、輸入多通道模擬開關(guān)、輸出多通道模擬開關(guān)、數(shù)據(jù)采集處理單元和η只與光導(dǎo)型紅外探測(cè)器一一對(duì)應(yīng)的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元;
[0009]恒流源與輸入多通道模擬開關(guān)的公共端相聯(lián);
[0010]電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元包括參考臂、測(cè)量臂和放大器,η只光導(dǎo)型紅外探測(cè)器設(shè)置在對(duì)應(yīng)電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元的測(cè)量臂上,η只電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元的參考臂和測(cè)量臂的公共端分別與對(duì)應(yīng)的輸入多通道模擬開關(guān)的多路端相聯(lián);
[0011]輸出多通道模擬開關(guān)的η個(gè)多路端分別與對(duì)應(yīng)電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元的放大器輸出端相聯(lián);輸出多通道模擬開關(guān)的公共端與數(shù)據(jù)采集處理單元相聯(lián);
[0012]輸入多通道模擬開關(guān)和輸出多通道模擬開關(guān)的選通端可在驅(qū)動(dòng)電平的作用下,同步選通同一路電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元。
[0013]上述用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元的測(cè)量臂包括偏置電阻和光導(dǎo)型紅外探測(cè)器,偏置電阻的阻值大于10倍的光導(dǎo)型紅外探測(cè)器內(nèi)阻。
[0014]上述用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元的放大器為AD620或INAl 18儀表放大器。
[0015]上述用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,輸入多通道模擬開關(guān)和輸出多通道模擬開關(guān)均選用74HCT4067芯片。
[0016]上述用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,光導(dǎo)型紅外探測(cè)器為碲鎘汞、銻化銦、硫化鉛探測(cè)器。
[0017]上述用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,η為數(shù)個(gè)至數(shù)百個(gè)。
[0018]本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0019]1、本發(fā)明采用對(duì)光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的同步分時(shí)供電和分時(shí)采集的方法,有效解決了現(xiàn)有光導(dǎo)型紅外探測(cè)器和驅(qū)動(dòng)電路在持續(xù)工作中的發(fā)熱問題,克服了探測(cè)器溫升引起的基線漂移,確保了動(dòng)態(tài)范圍,滿足了測(cè)量系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作的要求。
[0020]2、本發(fā)明采用對(duì)電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元恒流供電的方法,解決了在探測(cè)器低內(nèi)阻情況下,探測(cè)器多通道模擬開關(guān)在不同通道導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通電阻不同而引起的測(cè)量結(jié)果的不一致性,確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。
[0021]3、本發(fā)明的分時(shí)供電及采集方法,可廣泛應(yīng)用于采用碲鎘汞、銻化銦等光導(dǎo)型中紅外光導(dǎo)型探測(cè)器的測(cè)控裝置或系統(tǒng)中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中穩(wěn)壓供電的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元原理示意圖;
[0023]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中穩(wěn)壓并行供電的多通道測(cè)量系統(tǒng)示意圖;
[0024]圖3為穩(wěn)壓分時(shí)供電、分時(shí)采集的多通道測(cè)量系統(tǒng)原理示意圖;
[0025]圖4為多通道模擬開關(guān)在低阻時(shí)導(dǎo)通電阻不平坦典型曲線;
[0026]圖5為電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元在穩(wěn)壓供電時(shí)的等效電路圖;
[0027]圖6為本發(fā)明恒流供電的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元原理示意圖;
[0028]圖7為本發(fā)明恒流分時(shí)供電、分時(shí)采集的多通道測(cè)量系統(tǒng)原理示意圖;
[0029]附圖標(biāo)示如下:
[0030]I一測(cè)量臂偏置電阻;2—光導(dǎo)型紅外探測(cè)器;3—參考臂偏置電阻;4一平衡電阻;5—放大器;6 —電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元;7—輸出多通道模擬開關(guān);8—數(shù)據(jù)采集與處理單元;9一輸入多通道模擬開關(guān);10—模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻;11 一電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元的等效電阻;12—恒流源;21—參考臂;22—測(cè)量臂。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明提出了一種分時(shí)供電、分時(shí)采集的光導(dǎo)型紅外探測(cè)器測(cè)量方法,二者保持嚴(yán)格的同步,只有當(dāng)多通道開關(guān)選通該測(cè)量通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí),才同步給該探測(cè)器和電橋式驅(qū)動(dòng)單元加電,這樣可以大大減小熱效應(yīng)帶來的問題。
[0032]根據(jù)圖1和圖2的現(xiàn)有技術(shù),首先想到是采用如圖3所示的穩(wěn)壓分時(shí)供電、分時(shí)采集的多通道測(cè)量系統(tǒng)。將穩(wěn)壓源通過多通道模擬開關(guān)分時(shí)加載在電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元上,并與數(shù)據(jù)采集處理單元同步選通某一路探測(cè)器。
[0033]多通道模擬開關(guān)包括公共端、多路端和選通端,對(duì)于η路的多通道模擬開關(guān),類似于電器元件中的單刀多擲開關(guān),公共端含有I個(gè)接線端點(diǎn),多路端含有η個(gè)接線端點(diǎn),選通端則包含若干個(gè)接線端子,通過二進(jìn)制的電平加載實(shí)現(xiàn)某一路的選通,通常可通過軟件編程實(shí)現(xiàn)不同順序的選通。
[0034]但是當(dāng)采用多通道模擬開關(guān)將電壓分時(shí)加載至電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元時(shí),多通道模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻不平坦度將成為一個(gè)需要考慮的問題。導(dǎo)通電阻的不平坦度是指采用多通道模擬開關(guān)不同通道導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通電阻不同,既使同一通道各次導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通電阻也不盡相同,稱為導(dǎo)通電阻的不平坦度。見圖4為文獻(xiàn)“Philips Semiconductors Data Sheet”給出了典型的16路模擬開關(guān)74HC4067導(dǎo)通電阻不平坦度曲線。其中Rw為導(dǎo)通電阻,Vis為通道輸入模擬電壓,Vcc為模擬開關(guān)的供電電壓。可以看出,電源電壓和各通道輸入模擬電壓幅度對(duì)模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻有非常大的影響。
[0035]圖5則給出了電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元在穩(wěn)壓供電時(shí)的等效電路圖。當(dāng)模擬開關(guān)選通某只探測(cè)器所在的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元時(shí),相當(dāng)于在穩(wěn)壓源和電橋等效電阻11之間串接了一個(gè)模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻10。該導(dǎo)通電阻Ron通常為100 Ω左右,伴隨約10 Ω的起伏。
[0036]由于常規(guī)中紅外探測(cè)器的暗電阻為百歐姆級(jí),以100 Ω為例,電橋等效電阻11約2k Ω,則模擬開關(guān)上導(dǎo)通電阻10的分壓將接近整個(gè)電橋供電電壓的1/20,而模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻10的起伏引起的分壓比的變化接近0.5%,電壓不穩(wěn)引起電橋供電電流的起伏,將直接會(huì)給測(cè)量單元6輸出電壓造成額外的不確定性。要在不改變測(cè)量電路結(jié)構(gòu)的前提下把這個(gè)不穩(wěn)定性降到最低,必須減小模擬開關(guān)的分壓比,一方面需要選擇導(dǎo)通電阻極小的多通道模擬開關(guān),目前為止價(jià)格高昂且非常難買到;另一方面需要大大提高電橋的等效電阻,在探測(cè)器內(nèi)阻不變時(shí)提高偏置電阻,其代價(jià)是降低流過電橋的電流,進(jìn)而降低探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換靈敏度,使得光電探測(cè)器的輸出信號(hào)過小。因此上述兩個(gè)方法均不理想,需要從根本上改變電路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)降低功耗的目標(biāo)。
[0037]本發(fā)明采用對(duì)電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元分時(shí)恒流供電、并同步分時(shí)采集各路輸出電壓信號(hào)的方法,一方面實(shí)現(xiàn)了大大降低光斑測(cè)量裝置功耗的目標(biāo),降低了測(cè)量裝置內(nèi)部溫升,解決了長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量中基線漂移的問題,而且由于采用恒流供電模式,模擬開關(guān)因?yàn)榕c測(cè)量電橋串聯(lián),因此流過電橋的電流與模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻大小無關(guān),從而避免了模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻不平坦性引起的測(cè)量誤差。
[0038]圖6為恒流供電的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元原理示意圖,與穩(wěn)壓供電的最主要區(qū)別是整個(gè)電橋采用恒流驅(qū)動(dòng)而非穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)。測(cè)量單元主要包括恒流驅(qū)動(dòng)源輸入10、測(cè)量電橋和差分放大器5。其中,測(cè)量電橋由偏置電阻I和探測(cè)器2構(gòu)成的測(cè)量臂22與偏置電阻3和平衡電阻4構(gòu)成的參考臂21組成。差分放大器5用于把測(cè)量臂22輸出的電壓Vl和參考臂21輸出的電壓V2之差放大到滿足后續(xù)數(shù)據(jù)采集器需要的電壓水平。
[0039]根據(jù)電橋工作原理可得:
[0040]VOi=G* (V1-V2) (I)
[0041]Vl=I 1*R2 (2)
[0042]V2=I2*R4 (3)
[0043]β =11/12 (4)
[0044]11+12=10 (5)
[0045]式中VOi為第i通道測(cè)量單元的輸出電壓;
[0046]G為差分放大器的增益;
[0047]Il為流過測(cè)量臂的電流;
[0048]12為流過參考臂的電流;
[0049]R2為探測(cè)器(2)的暗電阻阻值;
[0050]R4為平衡電阻(4 )的阻值;
[0051]β為分流比。
[0052]由于測(cè)量臂的偏置電阻1、參考臂的偏置電阻3和平衡電阻4都由低溫漂的精密電阻構(gòu)成,因此,測(cè)量過程中溫度對(duì)這些電阻阻值的影響可以忽略不計(jì),因此測(cè)量單元的輸出電壓僅與光電導(dǎo)探測(cè)器2的內(nèi)阻有關(guān)。而光電導(dǎo)探測(cè)器2的內(nèi)阻主要受所接收光功率和環(huán)境溫度的影響,如果我們能夠在測(cè)量過程中控制環(huán)境溫度保持相對(duì)穩(wěn)定,則探測(cè)器內(nèi)阻就只由輸入的光功率來決定。
[0053]為了盡可能降低因?yàn)樘綔y(cè)器受光輻照引起的電橋分流比的變化,測(cè)量臂中偏置電阻)的阻值Rl相對(duì)于探測(cè)器2的暗電阻R2應(yīng)足夠大,比如可以設(shè)定為
[0054]R1>10R2 (6)
[0055]這樣當(dāng)探測(cè)器內(nèi)阻變化10%,其對(duì)測(cè)量臂22總的阻值影響不足1%。
[0056]為了充分利用恒流源的輸出電流10,降低測(cè)量單元功耗,參考臂的分流應(yīng)該盡可能小,即參考臂的總的電阻阻值應(yīng)盡可能大。當(dāng)電橋處于平衡狀態(tài)時(shí),各元件阻值關(guān)系如下
[0057]Rref = R3+R4 (7)
[0058]Rmea = R1+R2 (8)
[0059]R1/R2 = R3/R4 (9)
[0060]Rref=k*Rmea (10)
[0061]式中:
[0062]Rref為參考臂總的電阻阻值;
[0063]Rmea為測(cè)量臂總的電阻阻值;
[0064]R4為平衡電阻(4 )的阻值。
[0065]當(dāng)無光照時(shí),調(diào)節(jié)R4使電橋處于平衡狀態(tài),測(cè)量電路可以獲得最大的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍;
[0066]系數(shù)k為常數(shù),越大表明相對(duì)于測(cè)量臂,參考臂的電阻阻值越大,在電橋中參考臂的分流越小,即恒流源輸出的電流IO主要用于驅(qū)動(dòng)光電導(dǎo)探測(cè)器(2),提高了恒流源的利用率和探測(cè)電路的響應(yīng)靈敏度。比如可以設(shè)定為k=20,則參考臂的分流將低于電橋總供電電流的5%,即恒流源輸出電流的95%將用于驅(qū)動(dòng)光電探測(cè)器。
[0067]通過精密平衡調(diào)節(jié)(無光照時(shí),電路輸出為O)后,單路測(cè)量電路輸出電壓可以表示為:
[0068]V0i=P*S*I*G (11)
[0069]式中,VOi為單路測(cè)量電路輸出電壓,單位V ;
[0070]P為探測(cè)器接收的被測(cè)光功率,單位W ;
[0071]S為光電導(dǎo)探測(cè)器響應(yīng)靈敏度,單位Ω/W ;
[0072]I為流過探測(cè)器的電流,單位A ;
[0073]G為差分放大器的差分增益。
[0074]圖7為分時(shí)恒流驅(qū)動(dòng)與數(shù)據(jù)采集裝置示意圖。主要包括恒流源12、輸入多通道模擬開關(guān)9、輸出多通道模擬開關(guān)7、數(shù)據(jù)采集處理單元8和η只與光導(dǎo)型紅外探測(cè)器2 —一對(duì)應(yīng)的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元6 ;其中恒流源12與輸入多通道模擬開關(guān)9的公共端相聯(lián),輸入多通道模擬開關(guān)9的η個(gè)多路端分別與對(duì)應(yīng)電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元6的參考臂21和測(cè)量臂22的公共端相聯(lián),輸出多通道模擬開關(guān)7的η個(gè)多路端分別與對(duì)應(yīng)電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元的放大器5輸出端相聯(lián);數(shù)據(jù)采集處理單元8與輸出多通道模擬開關(guān)7的公共端相聯(lián),且輸入多通道模擬開關(guān)9和輸出多通道模擬開關(guān)7的選通端可在驅(qū)動(dòng)電平的作用下,同步選通同一只電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元6。
[0075]本發(fā)明采用分時(shí)恒流供電的方法,在保持每路探測(cè)器供電電流不變的前提下,總的電橋供電電流依然保持為10,而非并行供電時(shí)的η*Ι0 (其中η為測(cè)量通道數(shù)),因此整個(gè)測(cè)量電路的功耗及其引起的溫升將大幅降低,基線漂移也將得到有效抑制。探測(cè)器驅(qū)動(dòng)電流越大,測(cè)量系統(tǒng)功耗越大,但探測(cè)電橋的響應(yīng)靈敏度卻可以提高。對(duì)于我們常用光導(dǎo)型中波紅外探測(cè)器,通常選擇為I?IOmA比較合適。
[0076]本發(fā)明裝置中采用恒流供電模式,則流過測(cè)量單元的電流僅由恒流源的輸出特性相關(guān),基本與模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻無關(guān),因而從根本上避免了模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻起伏引起的測(cè)量不確定性。
[0077]由于多通道模擬開關(guān)選通的測(cè)量單元通道由輸入地址Al?Am決定,因此為了實(shí)現(xiàn)對(duì)某一通道測(cè)量單元的測(cè)量,在通過輸入多通道模擬開關(guān)9為該通道選通驅(qū)動(dòng)電流的同時(shí),該通道的輸出電壓也同步通過相同的選通地址經(jīng)輸出多通道模擬開關(guān)7,輸出到采集處理單元8,進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,并把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)或DSP等進(jìn)行分析處理,獲得所需要的結(jié)果。
[0078]實(shí)施例:
[0079]用16路光導(dǎo)型中紅外HgCdTe探測(cè)器測(cè)量圓形激光光斑,光斑尺寸Φ 40mm,單元探測(cè)器光敏面為2*2mm,我們?cè)O(shè)計(jì)了 52*52mm的探測(cè)器板用于安裝固定16路探測(cè)器。為了防止光電探測(cè)器因強(qiáng)光輻照發(fā)生飽和甚至損壞,各單元探測(cè)器前固定有衰減片,以便把入射激光功率調(diào)整到探測(cè)器量程范圍內(nèi)。
[0080]設(shè)光導(dǎo)型HgCdTe探測(cè)器在室溫23°C時(shí)暗電阻阻值R2為100 Ω,測(cè)量臂偏置電阻阻值Rl設(shè)置為2kQ,則即使在較強(qiáng)光功率輻照下,探測(cè)器內(nèi)阻阻值達(dá)到80 Ω,測(cè)量臂總的阻值Rmea從2.1kQ變到2.08kQ,基本保持不變。參考臂中,為了盡可能減小分流,偏置電阻設(shè)為40k Ω,為了在無光的室溫測(cè)量情況下,電橋輸出電壓為0,則平衡電阻調(diào)整為2k Ω。這樣配置,可以確保在足夠強(qiáng)光輻照前后,測(cè)量電橋參考臂和測(cè)量臂的分流比基本保持恒定。
[0081]放大器選用高輸入阻抗的AD620或INA118儀表放大器,兩個(gè)多通道模擬開關(guān)均選用74HCT4067,通道數(shù)為16,供電電壓+5V,導(dǎo)通電阻典型值為110 Ω,導(dǎo)通電阻的不平坦度為9 Ω。選通地址控制端控制邏輯與TTL電平兼容,可直接與常用DSP或計(jì)算機(jī)的輸出電平相連接。恒流源輸出電流為2mA,則測(cè)量電橋上的端電壓約為4.2V,滿足模擬開關(guān)74HCT4067的選通要求。
[0082]數(shù)據(jù)采集處理單元包括以8052處理器為內(nèi)核的ADUC842單片機(jī)和臺(tái)式計(jì)算機(jī),最高采樣率為160kHz,單片機(jī)一方面產(chǎn)生4位地址供給模擬開關(guān)和進(jìn)行通道切換,另一方面控制數(shù)據(jù)采集與處理單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的分析、處理并把結(jié)果顯示在臺(tái)式計(jì)算機(jī)屏幕上。
【權(quán)利要求】
1.用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其特征在于:包括恒流源(12)、輸入多通道模擬開關(guān)(9)、輸出多通道模擬開關(guān)(7)、數(shù)據(jù)采集處理單元(8)和η只與光導(dǎo)型紅外探測(cè)器(2) 對(duì)應(yīng)的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單兀(6); 所述的恒流源(12)與輸入多通道模擬開關(guān)(9)的公共端相聯(lián); 所述的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元(6)包括參考臂(21)、測(cè)量臂(22)和放大器(5),所述η只光導(dǎo)型紅外探測(cè)器(2)設(shè)置在對(duì)應(yīng)電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元(6)的測(cè)量臂上,所述η只電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元(6)的參考臂(21)和測(cè)量臂(22)的公共端分別與對(duì)應(yīng)的輸入多通道模擬開關(guān)(9)的多路端相聯(lián); 所述輸出多通道模擬開關(guān)(7)的η個(gè)多路端分別與對(duì)應(yīng)電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元(6)的放大器(5)輸出端相聯(lián);所述輸出多通道模擬開關(guān)(7)的公共端與數(shù)據(jù)采集處理單元(8)相聯(lián); 所述輸入多通道模擬開關(guān)(9)和輸出多通道模擬開關(guān)(7)的選通端可在驅(qū)動(dòng)電平的作用下,同步選通同一路電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其特征在于:所述電橋式放大驅(qū)動(dòng)單元(6)的測(cè)量臂(22)包括偏置電阻(I)和光導(dǎo)型紅外探測(cè)器(2),所述偏置電阻(I)的阻值大于10倍的光導(dǎo)型紅外探測(cè)器(2)的內(nèi)阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其特征在于:所述的電橋式放大驅(qū)動(dòng)單兀的放大器(5)為AD620或ΙΝΑ118儀表放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其特征在于:所述的輸入多通道模擬開關(guān)(9)和輸出多通道模擬開關(guān)(7)均選用74HCT4067芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意之一所述的用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其特征在于:所述的光導(dǎo)型紅外探測(cè)器(2)為碲鎘汞、銻化銦、硫化鉛探測(cè)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意之一所述的用于光導(dǎo)型紅外探測(cè)器陣列的分時(shí)供電和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其特征在于:η為數(shù)個(gè)至數(shù)百個(gè)。
【文檔編號(hào)】G01J1/42GK103512656SQ201310476896
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】趙軍衛(wèi), 馮剛, 王振寶, 楊鵬翎, 陳紹武, 馮國(guó)斌, 陶蒙蒙, 閆燕, 張磊 申請(qǐng)人:西北核技術(shù)研究所