一種用于熒光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相放大器裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于熒光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相放大器裝置，包括信號(hào)解調(diào)模塊、D/A轉(zhuǎn)換電路、光源驅(qū)動(dòng)電路、光電轉(zhuǎn)換電路、濾波電路、A/D采樣電路、顯示模塊，所述信號(hào)解調(diào)模塊包括函數(shù)發(fā)生器DDS模塊、第一相敏檢波器模塊、第二相敏檢波器模塊、第一FIR濾波器模塊、第二FIR濾波器模塊、SOPC處理模塊。本實(shí)用新型可以保證熒光信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)互相關(guān)算法中待測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)頻率的一致性，根據(jù)實(shí)際需要控制所述函數(shù)發(fā)生器DDS模塊產(chǎn)生相應(yīng)頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)及參考信號(hào)，電路結(jié)構(gòu)簡單，具有高精度、高線性度、很好的靈活性等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】-種用于熒光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相放大器裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及光電檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于熒光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相 放大器裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在光電檢測(cè)系統(tǒng)中，熒光信號(hào)應(yīng)用較為廣泛，熒光是指某些物質(zhì)受光照射激發(fā)能 發(fā)射比激發(fā)光波長更長的光。此物質(zhì)能從外界吸收并儲(chǔ)存能量（如光能、化學(xué)能等），并進(jìn) 入激發(fā)態(tài)；當(dāng)其從激發(fā)態(tài)再回到基態(tài)時(shí)，過剩的能量以電磁輻射的形式放射（即發(fā)光）。在 應(yīng)用中由于受光源光功率、光電探測(cè)器響應(yīng)度及各種信號(hào)光、環(huán)境光、光電探測(cè)器和電子電 路的影響，接收到的光電調(diào)制信號(hào)通常很微弱，它常常被噪聲所淹沒，為了濾去噪聲干擾獲 得穩(wěn)定的信號(hào)輸出，需要采用微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)。
[0003] 傳統(tǒng)的熒光信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)采用窄帶濾波器設(shè)計(jì)方法，需要相敏檢波器和積分器等 電路，雖然能夠?qū)⑿盘?hào)提取出來，但相關(guān)器件的響應(yīng)曲線非線性、器件的精度等方面的因素 都會(huì)導(dǎo)致其精度和信號(hào)的頻帶不能達(dá)到所需指標(biāo)，而且計(jì)算量大、完成計(jì)算的時(shí)間長、嚴(yán)重 地限制了數(shù)字鎖相檢測(cè)的速度和被檢測(cè)信號(hào)的頻率，同時(shí)外部待測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)的頻率 很難達(dá)到準(zhǔn)確的一致，不能保證解調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)算法中頻率的一致性，導(dǎo)致最終測(cè)量結(jié)果 的精確度不能達(dá)到指標(biāo)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型提供一種用于熒光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相放大器裝置，可以保證熒光信 號(hào)解調(diào)系統(tǒng)互相關(guān)算法中待測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)頻率的一致性，根據(jù)實(shí)際需要控制所述函數(shù) 發(fā)生器 DDS模塊產(chǎn)生相應(yīng)頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)及參考信號(hào)，電路結(jié)構(gòu)簡單，具有高精度、高線性 度、很好的靈活性等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] -種用于突光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相放大器裝置，包括信號(hào)解調(diào)模塊、D/A轉(zhuǎn)換電 路、光源驅(qū)動(dòng)電路、光電轉(zhuǎn)換電路、濾波電路、A/D采樣電路、顯示模塊、直流電源，其中所述 信號(hào)解調(diào)模塊包括函數(shù)發(fā)生器DDS模塊、第一相敏檢波器模塊、第二相敏檢波器模塊、第一 FIR濾波器模塊、第二FIR濾波器模塊、S0PC處理模塊，所述函數(shù)發(fā)生器DDS模塊產(chǎn)生兩路 互相正交的參考信號(hào)和一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為輸出通過所述D/A轉(zhuǎn)換電路與所 述光源驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接以發(fā)送光束，兩路正交參考信號(hào)分別作為輸出與所述第一相 敏檢波器模塊、第二相敏檢波器模塊的第一信號(hào)輸入端相連，所述光電轉(zhuǎn)換電路的輸入端 接收相位改變后的光束作為待測(cè)信號(hào)，所述光電轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過所述濾波電路與所 述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述第一相敏檢波器模塊和 第二相敏檢波器模塊的第二輸入端連接，所述第一相敏檢波器模塊和第二相敏檢波器模塊 的輸出端分別與所述第一 FIR濾波器模塊和第二FIR濾波器模塊的輸入端相連，所述第一 FIR濾波器模塊和第二FIR濾波器模塊的輸出端與所述S0PC處理模塊的輸入端連接，所述 顯不模塊的輸入端與所述S0PC處理模塊的輸出端相連。
[0006] 進(jìn)一步的，還包括與所述信號(hào)解調(diào)模塊、所述光源驅(qū)動(dòng)電路、所述光電轉(zhuǎn)換電路、 所述濾波電路連接的直流電源。
[0007] 本實(shí)用新型用于熒光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相放大器裝置，可以同時(shí)給出驅(qū)動(dòng)信號(hào) 和正交參考信號(hào)，同時(shí)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行矢量分析，通過由所述函數(shù)發(fā)生器DDS模塊產(chǎn)生一 路驅(qū)動(dòng)信號(hào)后經(jīng)所述DA模塊、光源驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送光束、光電轉(zhuǎn)換模塊接收光束作為待測(cè)信 號(hào)、濾波電路，再經(jīng)所述AD模塊采樣后送入相敏檢波器中，保證了相關(guān)算法中待測(cè)信號(hào)和 參考信號(hào)頻率的一致性，可根據(jù)實(shí)際需要控制所述函數(shù)發(fā)生器DDS模塊產(chǎn)生相應(yīng)頻率的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)，功能操作簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本實(shí)用新型的鎖相放大器的電路原理框圖。
[0009] 圖中：1一信號(hào)解調(diào)模塊，2-D/A轉(zhuǎn)換模塊，3-光源驅(qū)動(dòng)電路，4一光電轉(zhuǎn)換電路， 5一濾波電路，6-A/D米樣電路，7-顯不模塊，8-直流電源，11 一函數(shù)發(fā)生器DDS模塊， 12-第一相敏檢波器，13-第二相敏檢波器，14一第一 FIR濾波器模塊，15-第二FIR濾波 器模塊，16- S0PC處理模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地 描述。
[0011] 圖1所示為本實(shí)用新型用于熒光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相放大器裝置的電路原理框 圖，所述用于熒光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相放大器裝置包括信號(hào)解調(diào)模塊1、D/A轉(zhuǎn)換電路2、光 源驅(qū)動(dòng)電路3、光電轉(zhuǎn)換電路4、濾波電路5、A/D采樣電路6、顯示模塊7、直流電源8。
[0012] 所述信號(hào)解調(diào)模塊用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)和實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)檢測(cè)，包括函數(shù)發(fā)生器DDS 模塊11、第一相敏檢波器12、第二相敏檢波器13、第一 FIR濾波器模塊14、第二FIR濾波器 模塊15、S0PC處理模塊16。
[0013] 所述函數(shù)發(fā)生器DDS模塊11，用戶通過平臺(tái)控制信號(hào)發(fā)生器所要產(chǎn)生信號(hào)的頻 率、幅值，用于產(chǎn)生三路信號(hào)，分別為兩路互相正交的參考信號(hào)和一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)參 考信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率、幅值和相位的設(shè)置。
[0014] 所述函數(shù)發(fā)生器DDS模塊11中產(chǎn)生的一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為輸出與所述D/A轉(zhuǎn)換電 路2輸入端相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，用于光源驅(qū)動(dòng)電路的輸入。所述函數(shù)發(fā)生 器DDS模塊11中產(chǎn)生的另外兩路正交參考信號(hào)分別作為輸出與所述第一相敏檢波器模塊 12、第二相敏檢波器模塊13的第一信號(hào)輸入端相連，實(shí)現(xiàn)參考信號(hào)和待測(cè)信號(hào)相乘。
[0015] 所述D/A轉(zhuǎn)換電路2的輸出端連接所述光源驅(qū)動(dòng)電路3輸入端，用于將數(shù)字信號(hào) 轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。所述光源驅(qū)動(dòng)電路3接收D/A轉(zhuǎn)換電路2輸出的模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光， 所述光電轉(zhuǎn)換電路4輸入端接收已改變相位（可通過在光源驅(qū)動(dòng)電路3和光電轉(zhuǎn)換電路4 之間設(shè)置傳感膜實(shí)現(xiàn)）的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)作為待測(cè)信號(hào)，所述光電轉(zhuǎn)換電路4 的輸出與所述濾波電路5的輸入相連，所述濾波電路5的輸出端通過所述A/D采樣電路6 與所述第一相敏檢波器模塊12、第二相敏檢波器模塊13的第二信號(hào)輸入端信號(hào)連接，濾波 電路5用于濾去待測(cè)信號(hào)中的直流成分，A/D采樣電路6用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) 后送入信號(hào)解調(diào)模塊1。所述第一相敏檢波器12和第二相敏檢波器模塊13的輸出端分別 與所述第一 FIR濾波器模塊14、第二FIR濾波器模塊15的輸入端連接。
[0016] 所述第一 FIR濾波器模塊14、第二FIR濾波器模塊15的輸出端與所述S0PC處理 模塊16的輸入端相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，所述S0PC處理模塊16的輸出通過平 臺(tái)的輸出引腳與顯示模塊5連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試結(jié)果的顯示。
[0017] 所述信號(hào)解調(diào)模塊1根據(jù)所述雙通道信號(hào)解調(diào)算法通過所述函數(shù)發(fā)生器DDS模 塊11、所述第一相敏檢波器模塊12、所述第二相敏檢波器模塊13和所述第一 FIR濾波器模 塊14、所述第二FIR濾波器模塊15得到待測(cè)信號(hào)的相位和幅值的測(cè)量數(shù)據(jù)，然后通過所述 S0PC處理模塊16對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，最后與所述外部顯示模塊5相連，實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié) 果的顯示。
[0018] 所述信號(hào)解調(diào)模塊1作為本實(shí)用新型的主控制器，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，基于互相 關(guān)檢測(cè)原理的微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，它基于以下方法來抑制噪聲：用相敏檢波器實(shí)現(xiàn)兩信號(hào) 相乘的功能，可以同時(shí)利用頻率和相位進(jìn)行檢測(cè)，噪聲與信號(hào)同頻又同相的概率很低。相敏 檢波器以參考信號(hào)為基準(zhǔn)，對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行相敏檢測(cè)，再經(jīng)低通濾波輸出直流信號(hào)，從而達(dá) 到既鑒幅又鑒相的目的。
[0019] 設(shè)信號(hào)輸入為
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于熒光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相放大器裝置，其特征在于：包括信號(hào)解調(diào)模塊 (I) 、D/A轉(zhuǎn)換電路（2)、光源驅(qū)動(dòng)電路（3)、光電轉(zhuǎn)換電路（4)、濾波電路（5)、A/D采樣電 路（6)、顯示模塊（7)、直流電源（8)，其中所述信號(hào)解調(diào)模塊（1)包括函數(shù)發(fā)生器DDS模塊 (II) 、第一相敏檢波器模塊（12)、第二相敏檢波器模塊（13)、第一 FIR濾波器模塊（14)、第 二FIR濾波器模塊（15)、SOPC處理模塊（16)，所述函數(shù)發(fā)生器DDS模塊（11)產(chǎn)生兩路互相 正交的參考信號(hào)和一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為輸出通過所述D/A轉(zhuǎn)換電路（2)與所 述光源驅(qū)動(dòng)電路（3)的輸入端連接以發(fā)送光束，兩路正交參考信號(hào)分別作為輸出與所述第 一相敏檢波器模塊（12)、第二相敏檢波器模塊（13)的第一信號(hào)輸入端相連，所述光電轉(zhuǎn)換 電路（4)的輸入端接收相位改變后的光束作為待測(cè)信號(hào)，所述光電轉(zhuǎn)換電路（4)的輸出端 通過所述濾波電路（5)與所述A/D轉(zhuǎn)換電路（6)的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換電路（6)的輸 出端與所述第一相敏檢波器模塊（12)和第二相敏檢波器模塊（13)的第二輸入端連接，所 述第一相敏檢波器模塊（12)和第二相敏檢波器模塊（13)的輸出端分別與所述第一 FIR濾 波器模塊（14)和第二FIR濾波器模塊（15)的輸入端相連，所述第一 FIR濾波器模塊（14) 和第二FIR濾波器模塊（15)的輸出端與所述SOPC處理模塊（16)的輸入端連接，所述顯示 模塊（6)的輸入端與所述SOPC處理模塊（16)的輸出端相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于熒光信號(hào)解調(diào)的正交鎖相放大器裝置，其特征在于：還包 括與所述信號(hào)解調(diào)模塊（1)、所述光源驅(qū)動(dòng)電路（3)、所述光電轉(zhuǎn)換電路（4)、所述濾波電路 (5)連接的直流電源（8)。
【文檔編號(hào)】H03F7/00GK203872140SQ201420270086
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】曹匯敏, 傅歆, 朱遠(yuǎn)露, 黃秋梅, 洪強(qiáng), 冉憲婷 申請(qǐng)人:中南民族大學(xué)