【正文】 一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。保持各個(gè)電阻和電容的對(duì)稱關(guān)系，可以是對(duì)應(yīng) 頻率 ZHf 500 ? 的信號(hào)互相抵消，陷波器的參數(shù)關(guān)系式為 RCf 10? (415) )1(4 1kQ ?? (416) k 值決定阻帶寬度， k 越大， Q 越高，頻率選擇性越好。施密特 觸發(fā)器 的作用是 消除按鍵抖動(dòng) ， 并 且 使 脈沖展寬 和 整形 生成 規(guī)則的矩形脈沖 。隨著電容的增大，衰減率 不斷 降 低 ，為了獲得 更 小的衰減率， 應(yīng) 選擇大電容，取Ch=。 在 輸出 時(shí)， 采用 P 溝道 JFET 構(gòu)成輸出放大器 使 衰減率 較低 ， 當(dāng) 外接的 保持電容 為 1μF 時(shí)， 它僅有 5mV/Min 的 衰減率 。因此 ,AD538 具有其它同類(lèi)產(chǎn)品所不具備的特殊優(yōu)點(diǎn) ,PSD 器件的坐標(biāo)處理電路是由 AD538 模擬除法器構(gòu)成的。 而 通過(guò)調(diào)節(jié)放大倍數(shù)可實(shí)現(xiàn) 電壓的 匹配，例如 ：當(dāng)主放大器的輸入極值電壓為 ，數(shù)采模塊的單極性輸入電壓 0~177。當(dāng)前置 濾波 器的高頻 穩(wěn)定性由傳遞函數(shù)在復(fù)平面上兩個(gè)極點(diǎn)P1， P2 的相位差 Ψ 來(lái)表示，則 ?60?? 時(shí)前置 濾波 器穩(wěn)定， FC 須滿足 此 條件： 1?FPSDF RCC ? （ 412） 1? —是前置 濾波 器的開(kāi)環(huán)單位增益帶寬。 通過(guò) 前置 濾波 器和光電探測(cè)器 放在一起后組成的 成探頭，對(duì)信號(hào)給予放大。因此 PSD 在使用時(shí)加上 10V 左右的反偏電壓 后 ， 會(huì)使 PSD 的暗電流也有所增加。 影響 PSD 性能的因素 （ 1） 入射光對(duì) PSD 性能的影響 理論上講，入射光點(diǎn)的強(qiáng)度和尺寸大小 都和 位置輸出 沒(méi)有關(guān)系 。 （ 1） 光譜響應(yīng)特性 PSD 器件的 光譜響應(yīng)特性 ，表示 PSD 的響應(yīng)靈敏度 和 光波 的 波長(zhǎng)間的關(guān)系。由于 Rsh 很大 、 C1 很小，因此 簡(jiǎn)化 等效電路 如 圖 41 (c)，其中 入射光點(diǎn)的位置 決定 R1 、 R2 的值。但 若 是入射光僅集中照射在 PN 結(jié)光敏 面上某一點(diǎn) M， 之后 產(chǎn)生的電子 、 空穴 會(huì) 集中在 該 點(diǎn) M 上 。在圖 33 中用 d 來(lái)表示 PSD 所測(cè)得的被測(cè)液體是待測(cè)液體（實(shí)光線）和蒸餾水（虛光線）時(shí)的光線偏移量。 圖 31 液體濃度檢測(cè)的基本原理圖 水槽分為兩部分，一部分裝蒸餾水，另一部分 裝 待測(cè)液體，中間用一塊傾斜的光學(xué)透射窗隔 離 開(kāi)，這樣，光線的折射角度就會(huì)隨兩部分液體折射率差值的變化而不同。光在兩鏡面間多次反射，形成持續(xù)振蕩， 從而 發(fā)射出激光。而 選擇的要求是單色性好、方向性好、穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小 且耐用 、使用方便 且便宜 等。 （ 1） 系統(tǒng)分辨力 系統(tǒng)理論 來(lái)說(shuō) 可分辨 1／ 100000 的折射率變化，但實(shí)際測(cè)量 時(shí) ，會(huì)受放大器、單片機(jī) 、 A/D 轉(zhuǎn)換電路影響， 因此，綜合來(lái)說(shuō) 系統(tǒng)的分辨力可達(dá) 3／ 100000。國(guó)內(nèi)已報(bào)道的 有 ：浮力法、靜壓法、折光法、振動(dòng)法、同位素法、勢(shì)力學(xué)法等。在研究方面，目前中國(guó)電子科技集團(tuán) 44 研究所研制的 aSi:H 一維 PSD 和單晶硅雙面結(jié)構(gòu)二維 PSD；浙大和中科院成都光電所合作研制二維 PSD 陣列來(lái)代替 CCD 和四象限位置探測(cè)器。 本檢測(cè)系統(tǒng) 應(yīng)用高精度的 PSD 作為 信號(hào) 接收器，有效解決 了 光線偏離 而 產(chǎn)生的誤差 ， 使用比較簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)和電子電路便可以非常穩(wěn)定地檢測(cè)液體的濃度，大大節(jié) 約 成本，并且由于 PSD 只對(duì)光斑能量中心敏感，因而對(duì)光源的變化影響可忽略不計(jì)，降低了對(duì)準(zhǔn)直聚焦光學(xué)系統(tǒng)的要求， 這 更具現(xiàn)實(shí)意義。40 致 謝 39 參考文獻(xiàn) 35 第八章 系統(tǒng)誤差分析 24 AD574 芯片及其接口 19 陷波電路 6 3. 2 光 學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) II 目 錄 本濃度檢測(cè)系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用在化工、制糖、食品、制藥等諸多行業(yè)，是一種具有廣闊發(fā)展前景的濃度檢測(cè)系統(tǒng)。 畢業(yè)論文 基于 PSD 濃度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 學(xué) 院 ： 專 業(yè) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 摘 要 I 摘 要 目前，實(shí)時(shí)液體濃度檢測(cè)技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)還比較落后，因此研究新型的液體濃度檢測(cè)系統(tǒng)具有 十分重要的意義。 關(guān)鍵詞 ： 位置敏感器件（ PSD），半導(dǎo)體激光器，液體濃度， 8051 單片機(jī) ABSTRACT II ABSTRACT At present, realtime online liquid concentration detection technology is still relatively backward. Research of a new type of liquid concentration detection system is of great significance. The proportion of liquid concentration detected in the industrial production method, chemical analysis, optical method. However, these methods are timeconsuming and tedious manual to take sampling lag, can not achieve realtime online detection of the liquid concentration, in view of the above problems, this paper designs a new type of concentration detection system based on position sensitive detector. In the chemical and pharmaceutical, light industry and beverage and environmental protection departments and the various fields of scientific research and national defense are to detect and control the parameters of the liquid concentration. At present, the proportion of liquid concentration detected in the industrial production method, chemical analysis, ultrasonic and optical method. However, these methods are timeconsuming and tedious manual to take sampling lag, can not achieve realtime online detection of the liquid concentration, in view of the above problems, the designs a new type of concentration detection system based on position sensitive detector. Concentration change can cause the change of liquid refractive index, the fixed incident light, the refractive index change will cause a shift of the emerge nt light, using photoelectric position sensitive device detect the size of the deviation of the light, the refractive index liquid is obtained, to calculate the liquid concentration, displayed by LED. This system is mainly posed of semiconductor laser window, double isolation optical system, PSD signal processing circuit, based on 51 single chip microputer A/D acquisition operation control circuit and display circuit, etc. Double isolation optical system consists of two separate window bends light after two, make more accurate measurement results。I ABSTRACT 1 液體濃度測(cè)量的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7 第四章 基于 8051 單片機(jī)的 PSD 信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì) 10 PSD 的主要性能參數(shù) 15 背景干擾及暗電流消除 31 第六章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 位置敏感探測(cè)器 (PSD)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 半導(dǎo)體位置敏感器件 中 分 一維 PSD 和 二維 PSD。 液體濃度測(cè)量的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，工業(yè)生產(chǎn)中檢測(cè)液體濃度的方法有 許 多種，有 化學(xué)分析法、 比重法、光學(xué)法等。然而，這些技術(shù)都需要復(fù)雜和昂貴的實(shí)驗(yàn)裝置，不能用于流動(dòng)液體濃度的檢測(cè)。 （ 2） 系統(tǒng)測(cè)量精度 系統(tǒng)測(cè)量精度取決于系統(tǒng)誤差修正后的殘差 △ R 與 偶然誤差的總均方根值R? 。 （ 1） 鈉光燈 鈉光燈工作時(shí)，在可見(jiàn)光區(qū)域發(fā)射處兩條極強(qiáng)的黃色譜線，通常取 作為 鈉光燈光線 的參考波長(zhǎng) 。激光單色性好、方向性比較好、激光束產(chǎn)生的光斑質(zhì)量好。當(dāng)光線如圖 31 所示的情況入射，那么兩種液體折射率之差 △ n與光線偏移量 d 之間存在下列關(guān)系 kdnnnn ???????? 2/c o t 20 ? (31) 其中， Ω 為光線出射角， θ 為光線入射角 ， k 為與結(jié)構(gòu)有關(guān)的常量。 圖 33 光線幾何光學(xué)軌跡 根據(jù)圖 33 所示幾何關(guān)系和光學(xué)折射定律有： d=d1+d2 (32) nx nx α－ β d1 d2 α－ β s1 s1 d d1 d2 蒸餾水 2 蒸餾水 1 水槽 雙平面鏡 待測(cè)液體 光學(xué)透射窗 2 光學(xué)透射窗 1 PSD 濾光片 激光器 第三章 光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 ? ? ? ??? ??? tan111 dsd (33) ? ? ? ??? ??? tan212 dsd (34) 和 ?? sinsin0 gnn ? (35) ?? s