【正文】 在此，我謹(jǐn)向王老師表示最誠摯的謝意和最崇高的敬意。該檢測系統(tǒng)克服了以往檢測方法繁瑣、效率不高等不足，在實際運用中具有一定的意義。證明了PSD的特性，即PSD的位置輸出信號與入射光的強度和尺寸無關(guān)。 實驗一 抖動量的測量將激光器放置在經(jīng)緯儀上，通過輕微的調(diào)節(jié)經(jīng)緯儀的高低和左右晃動即可出現(xiàn)仿真的抖動量。 ，記錄通道連接情況，以便使用軟件時對數(shù)據(jù)采集卡的進行配置。（c）所示。根據(jù)這一方式確定數(shù)據(jù)的分析處理方式。打開數(shù)據(jù)采集卡子VI，讀設(shè)備配置文件，LabVIEW測試程序根據(jù)配置文件的內(nèi)容配置DAQ1202/PCI數(shù)據(jù)采集卡。通過前面板可以配置數(shù)據(jù)采集卡的參數(shù)、控制程序運行和顯示實驗結(jié)果。DAQ1202/PCI數(shù)據(jù)采集卡可以通過附帶的40針I(yè)/O連接器直接連到計算機的PCI插槽上，連接簡單方便。 （） DAQ1202/PCI數(shù)據(jù)采集卡一、 DAQ1202/PCI數(shù)據(jù)采集卡簡介 DAQ1201/PCI數(shù)據(jù)采集卡實物圖為了滿足實驗需要，我們使用DAQ1202/PCI型高精度A/D采集卡，它具有如下特點：本數(shù)據(jù)采集卡為帶光電隔離的多通道高速12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，而此A/D卡主要用于電壓信號的精密測量，具有精度高、速度快、量程多、通道多、抗干擾能力強等優(yōu)點。IC1運放選擇的是超低輸入電流的LMC6001，它的輸入偏置電流非常低，達25fA( 25℃，100%測試)，同時具有的低偏移，低溫漂，低噪聲等優(yōu)良特性[14]。由于被測信號是已知頻率的正弦波或方波，因此，乘法器就可以采用動態(tài)范圍大，線路簡單的開關(guān)線路來實現(xiàn)。如果與光信號的調(diào)制特性相匹配，采用選頻放大或鎖相放大等技術(shù)方案，有效地抑制噪聲，從而實現(xiàn)高精度檢測[13]。因此降低噪聲、改善信噪比是重要的目標(biāo)。但是，僅想獲得必要的信號是很難做到的。PSD的位置輸出只與入射光點的“重心”位置有關(guān)。 PSD基本原理本文所述的位置敏感探測器(PSD)是一種利用半導(dǎo)體的“橫向光電效應(yīng)”制成的光電探測器。⑴ 系統(tǒng)中光學(xué)系統(tǒng)的作用有兩個：一是盡可能多的收集到達的光輻射，并以最小的損失投射到探測器上；另外一個是對進入的輻射進行光學(xué)濾波，以提高光學(xué)信號的信噪比。 實驗裝置示意圖⑴系統(tǒng)發(fā)射部分系統(tǒng)光源選用半導(dǎo)體激光器，輸出功率50mW，波長850mn，符合探測器的光譜響應(yīng)范圍，激光光源既具有準(zhǔn)直性好，頻率單一，能量集中，功率穩(wěn)定性好，受外界干擾小等特點，與其它光源相比，可以更好的提高精度。幾十個至幾百個或更多并列的光敏元，可用來攝取光學(xué)圖象或用作空間頻譜分析。光電晶體管的靈敏度比光電二極管高，輸出電流也比光電二極管大，多為毫安級。五、光電晶體管光電晶體管和普通晶體管類似，也有電流放大作用。四、雪崩光電二極管雪崩光電二極管是利用PN結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)來工作的一種二極管。它的結(jié)構(gòu)特點是，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間夾著一層（相對）很厚的本征半導(dǎo)體?！驗樗荒艽笥赑N結(jié)熱平衡時的接觸電勢差。受光面上的電極稱為前極或上電極，為了減少遮光，前極多作成梳狀。光敏電阻的結(jié)構(gòu)是在一塊光電導(dǎo)體兩端加上電極，貼在硬質(zhì)玻璃、云母、高頻瓷或其它絕緣材料基板上，兩端接有電極引線，封裝在帶有窗口的金屬或塑料外殼內(nèi)。光敏電阻與其它半導(dǎo)體光電器件相比有以下特點：① 工作電流大，可達數(shù)毫安。 光電倍增管的工作原理光電倍增管具有極高的靈敏度和快速響應(yīng)等特點，目前它任然是最常見的光電探測器件之一，而且在許多場合還是唯一的光電探測器。大多數(shù)金屬的光譜響應(yīng)都在紫外或遠紫外區(qū)，只能適應(yīng)對紫外靈敏的光敏器件。因這些器件都存在某一截止波長超過此波長，器件無響應(yīng)；② 響應(yīng)快。調(diào)節(jié)機構(gòu)用來調(diào)節(jié)對象，他直接與帶有能量的介質(zhì)（例如蒸汽、冷卻劑、燃料、電流等）或物料相接觸，并能以一定方式改變能量或物料量，使被調(diào)節(jié)量接近或等于給定值。對于物理量變化緩慢的被測物，在光學(xué)系統(tǒng)中常采用光調(diào)制，因而放大器中有時包含相敏檢波及其他運算電路。此外還可采用X射線（倫琴輻射）及同位素放射源，這時一般需要把輻射能變成可見光譜的轉(zhuǎn)換器。檢測系統(tǒng)與它相結(jié)合后，能實現(xiàn)儀表本身根本無法實現(xiàn)的許多功能，使檢測系統(tǒng)的測量精度、速度和性能顯著提高。第二章 光電檢測的重要性及原理 光電檢測的重要性 一、檢測自動化 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，用于檢測的時間和人力將占相當(dāng)大的比重，因此為了進一步提高生產(chǎn)率和自動化程度，要求檢測必須自動化。 虛擬儀器(Virtual Instruments，VI)的概念，是隨著自動測試技術(shù)(ATS，Automatic Test System)的發(fā)展而提出的。隨著光器件的不斷發(fā)展，空間光通信已進入系統(tǒng)研究階段。因為，我們是利用計算機技術(shù)來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。 光電傳感器非常廣泛的應(yīng)用在激光通信中，它是一類把光輻射信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕钠骷?其工作原理是基于光輻射與物質(zhì)的相互作用所產(chǎn)生的光電效應(yīng)。在終端分布密度很低的地方和對于移動終端，空間光通信將比陸地網(wǎng)絡(luò)提供更高帶寬的數(shù)據(jù)、視頻及話音轉(zhuǎn)播等多媒體服務(wù)。有線激光通信就是近二、三十年來迅猛發(fā)展起來的以光導(dǎo)纖維作為傳輸媒質(zhì)的光纖通信，目前己成為高速有線信息傳輸?shù)墓歉?，激光通信依傳輸介質(zhì)的不同,又分為四種:光纖通信、大氣通信、空間通信、水下通信。虛擬儀器通過軟件將通用計算機與儀器硬件結(jié)合起來，以透明的方式把計算機資源(如微處理器、內(nèi)存、顯示器等)和儀器硬件(如A/D、D/A、數(shù)字I/O、定時器、信號處理等)的測量、控制能力結(jié)合在一起，并通過應(yīng)用軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析處理、表達以及圖形化用戶接口。四、檢測數(shù)字化 它具有測量精度高，靈敏度高，測量速度快，指示值的客觀性（不因人或位置而異），易于自動化等優(yōu)點。 光電檢測的原理光電檢測主要由光電傳感器進行測量。包含光電傳感器的檢測裝置稱為光電檢測裝置。例如某些測量和分析儀器需要恒定光源，其測量的精度與光源的穩(wěn)定性有關(guān)，但光源的穩(wěn)定性易受到電源波動、光源本身老化等因素的影響。 光子檢測器件應(yīng)用廣泛，我們通常所說的光電檢測器件就是光子檢器件。金屬對上述條件都不滿足。③光電子通過電場加速和電子光學(xué)系統(tǒng)聚焦入射到第一倍增極上，倍增極將發(fā)射出比入射電子數(shù)目更多的二次電子。 半導(dǎo)體光電導(dǎo)器件半導(dǎo)體光電導(dǎo)器件是利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的光電探測器，所謂光電導(dǎo)效應(yīng)是表示材料受到光輻射后。光敏電阻的原理是半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)，只有能量（hν）大于材料禁帶寬度（Eg）的光子，才能使材料產(chǎn)生光電導(dǎo)效應(yīng)。光電池中最典型的是同質(zhì)結(jié)硅光電池。硅單晶光電池短路電流為35～40mA/cm2。按結(jié)構(gòu)分，也有同質(zhì)結(jié)與異質(zhì)結(jié)之分。由耗盡層寬度與外加電壓的關(guān)系可知，增加反向偏壓會使耗盡層寬度增加，從而結(jié)電容要進一步減小，使頻帶寬度變寬。這種管子響應(yīng)速度特別快，帶寬可達100GHz，足目前響應(yīng)速度最快的一種光電二極管。因此，集電結(jié)為反偏置，發(fā)射結(jié)為正偏置，集電結(jié)為光電結(jié)。這種器件的特點是，光敏元密集度大，總尺寸小，容易作到各單元多數(shù)一致，便于信號處理。這種器件和象限光電器件比較，其特點是，它對光斑的形狀無嚴(yán)格要求，光敏面上無象限分隔線，對光斑位置可連續(xù)測量[7]。利用鎖相放大器將微弱的電流信號從噪聲中提取出來，并轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)采集卡可以檢測到的電壓信號。⑷ 數(shù)據(jù)采集卡主要核心還是A/D技術(shù)：我設(shè)計的系統(tǒng)采用DAQ12O2/PCI數(shù)據(jù)采集卡，它是LabVIEW程序的左右手，它具有高級的定時功能，A/D精度達到12位。即當(dāng)入射光斑落在器件感光面的不同位置時，PSD將對應(yīng)輸出不同的電信號。PSD S599101輸出的是四路電流信號，通過公式（），（）就可計算出相對的位置量x和y的值。想要測量的信號越微弱，那么噪聲就相對地越大。 相關(guān)器與濾波電路各種光電器件由于溫度、暗發(fā)射或外加電場的作用，當(dāng)無外界光信號作用時，在其工作回路中都會有暗電流產(chǎn)生，它是噪聲源之一。從理論上講，用一個模擬乘法器和一個積分時間無限長的積分器，可從任意大的噪聲中將微弱信號檢測出來。整個電路具有低噪聲、低漂移、高輸入阻抗的特性。所以電路中的反饋電阻要盡量的大一些。當(dāng)使用外部擴展時，允許使用主連接器上的8位數(shù)據(jù)I/O線實現(xiàn)多路控制，用戶不能在使用。單級輸入包括+CH0到+CH7，CH0到CH7共16路有效通道。用戶配置模塊DAQ1202/PCI帶有數(shù)據(jù)采集配置軟件，用于對數(shù)據(jù)采集卡進行配置。讀取數(shù)據(jù)的為2K個字節(jié)。連續(xù)取16個采樣值進行平均后取平均值，在進行下一步運算。在實驗原理設(shè)計和實現(xiàn)的過程中，從理論分析的角度保證了系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在一定精度上的自動化測量。、。實驗結(jié)果見附錄2。電路設(shè)計采用的“相位鎖定”技術(shù)是利用同步相干檢測技術(shù)?；仡櫷瓿烧撐牡膸讉€月，通過王老師的提供資料和耐心講解，使我對整個大學(xué)四年所學(xué)的知識有了更深刻的認(rèn)識，在課題研究等專業(yè)方面的能力有了很大的提高，也使我更加了解到所學(xué)的專業(yè)知識在實踐應(yīng)用方面所發(fā)揮的重要作用。參考文獻[1] ——儀器發(fā)展的新階段[J].國外電子測量技術(shù)，1998，1：40～42.[2] 路林吉，[J].電子技術(shù)，2000，1：44～47.[3] [碩士學(xué)位論文][J].西北工業(yè)