雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路的製作方法

2023-06-11 13:56:51 3

專利名稱：雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路的製作方法
技術領域：
本實用新型是涉及到一種在雷射表面等離子體共振檢測系統中用於光學位置和角度探測的傳感器(PSD)的信號處理電路。
背景技術：
在雷射表面等離子體共振檢測系統中需要對雷射的入射光強和角度進行檢測，這裡需要用到光電位置探測器(PSD)。它的工作原理是當雷射點落在探測器表面，被電極收集到的光電流與入射點和電極間距成反比。根據各電極的電流大小，可以計算出光點落在探測器表面的位置。傳統處理電路會對各電極信號進行和、差運算再輸出，增加電路的複雜性，引入誤差，而且有正負電壓信號輸出，信號變化範圍增大，增加後續系統處理的難度和成本。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術電路複雜、誤差性和信號變化範圍大，增加後續處理難度和成本的技術問題，提供一種直接將電極電流信號轉為正電壓，信號變化範圍小、降低後續處理的成本和難度的雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路。為實現以上目的，本實用新型採取了以下的技術方案雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路，包括有與光電位置探測器的第一輸出極連接的第一電流電壓轉換電路、與光電位置探測器的第二輸出極連接的第二電流電壓轉換電路，所述第一電流電壓轉換電路的輸出端連接到一第一反相放大電路並輸出正電壓信號，所述第二電流電壓轉換電路的輸出端連接到一第二反相放大電路。所述第一電流電壓轉換電路包括第一運放、第一電阻、第一電容，第一運放的正極端分別接地、連接到正極12V電源端，其負極端分別連接到負極12V電源端、連接到第一輸出極，所述第一電阻一端連接第一輸出極，另一端連接第一運放的輸出端，所述第一電容並聯在第一電阻的兩端。所述第二電流電壓轉換電路包括第二運放、第二電阻、第二電容，第二運放的正極端接地，負極端與所述第二輸出極連接，所述第二電阻的一端與第二輸出極連接，另一端連接第二運放的輸出端，所述第二電容並聯在第二電容的兩端。所述第一反相放大電路包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第三運放，所述第五電阻一端連接第一運放的輸出端，另一端連接第三運放的負極端，第三運放的正極端通過第四電阻接地，第三電阻連接在第三運放的負極端和輸出端之間。所述第二反相放大電路包括第六電阻、第七電阻、第八電阻、第四運放，所述第六電阻一端連接第二運放的輸出端，另一端連接第四運放的負極端，第四運放的正極端通過第八電阻接地，第七電阻連接在第四運放的負極端和輸出端之間。本實用新型與現有技術相比，具有如下優點本電路只直接將電極電流信號轉為正電壓，信號變化範圍縮小，便於後續信號系統進行數模轉換，提高精度。然後將複雜的位置運算交給微處理器，這樣除了能減少誤差，提高光譜儀器的光電性能外，還能大幅節省成本、降低故障率和降低生產調試複雜度。

圖1為本實用新型電路結構原理圖；圖2為本實用新型一維光電位置探測器示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型的內容做進一步詳細說明。實施例請參閱圖1所示，雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路，包括有與光電位置探測器1的第一輸出極Xl連接的第一電流電壓轉換電路2、與光電位置探測器1的第二輸出極X2連接的第二電流電壓轉換電路3，第一電流電壓轉換電路2的輸出端連接到一第一反相放大電路4並輸出正電壓信號，第二電流電壓轉換電路3的輸出端連接到一第二反相放大電路5。請參閱圖2所示，光電位置探測器PSD光敏面上光點位置可由如下公式得出這裡第一輸出極Xl和第二輸出極X2代表每一電極輸出信號(光電流)，L表示光電位置探測器 PSD感應的長度，χ是光點位置坐標。
X, -X1 2X本電路專用於將光電位置探測器的電極電流信號轉換成電壓信號並放大，便於後續的信號處理系統進行採集。本電路專用於一維光電位置探測器(PSD)。本實施例中，上述電路做了進一步的限定，第一電流電壓轉換電路2包括第一運放U2A、第一電阻R1、第一電容C2，第一運放U2A的正極端分別接地、連接到正極12V電源端，其負極端分別連接到負極12V電源端、連接到第一輸出極XI，第一電阻Rl—端連接第一輸出極XI，另一端連接第一運放U2A的輸出端，第一電容C2並聯在第一電阻Rl的兩端。第二電流電壓轉換電路3包括第二運放U2C、第二電阻R5、第二電容C3，第二運放 U2C的正極端接地，負極端與所述第二輸出極X2連接，第二電阻R5的一端與第二輸出極X2 連接，另一端連接第二運放U2C的輸出端，第二電容C3並聯在第二電阻R5的兩端。第一反相放大電路4包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R2、第三運放U2B， 所述第五電阻R2 —端連接第一運放U2A的輸出端，另一端連接第三運放U2B的負極端，第三運放U2B的正極端通過第四電阻R4接地，第三電阻(R3)連接在第三運放U2B的負極端和輸出端之間。第二反相放大電路5包括第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第四運放U2D， 所述第六電阻R6 —端連接第二運放U2C的輸出端，另一端連接第四運放U2D的負極端，第四運放U2D的正極端通過第八電阻R8接地，第七電阻R7連接在第四運放U2D的負極端和輸出端之間。上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例並非用以限制本實用新型的專利範圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應包含於本案的專利範圍中。
權利要求1.雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路，其特徵在於包括有與光電位置探測器(1)的第一輸出極(XI)連接的第一電流電壓轉換電路O)、與光電位置探測器(1)的第二輸出極(X2)連接的第二電流電壓轉換電路(3)，所述第一電流電壓轉換電路O)的輸出端連接到一第一反相放大電路(4)並輸出正電壓信號，所述第二電流電壓轉換電路⑶的輸出端連接到一第二反相放大電路(5)。
2.如權利要求1所述的雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路，其特徵在於所述第一電流電壓轉換電路( 包括第一運放(U2A)、第一電阻(Rl)、第一電容 (C2)，第一運放(U2A)的正極端分別接地、連接到正極12V電源端，其負極端分別連接到負極12V電源端、連接到第一輸出極(XI)，所述第一電阻(Rl) —端連接第一輸出極(XI)，另一端連接第一運放(U2A)的輸出端，所述第一電容(以)並聯在第一電阻(Rl)的兩端。
3.如權利要求1所述的雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路，其特徵在於所述第二電流電壓轉換電路C3)包括第二運放(U2C)、第二電阻(R5)、第二電容 (C3)，第二運放(U2C)的正極端接地，負極端與所述第二輸出極、\1、連接，所述第二電阻 (R5)的一端與第二輸出極、\1、連接，另一端連接第二運放(U2C)的輸出端，所述第二電容 (C3)並聯在第二電阻(R5)的兩端。
4.如權利要求1所述的雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路，其特徵在於所述第一反相放大電路(4)包括第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R2)、 第三運放(U2B)，所述第五電阻(似)一端連接第一運放(U2A)的輸出端，另一端連接第三運放(U2B)的負極端，第三運放(U2B)的正極端通過第四電阻(R4)接地，第三電阻(R3)連接在第三運放(U2B)的負極端和輸出端之間。
5.如權利要求1所述的雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路，其特徵在於所述第二反相放大電路(5)包括第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、 第四運放(U2D)，所述第六電阻(R6) —端連接第二運放(U2C)的輸出端，另一端連接第四運放(U2D)的負極端，第四運放(U2D)的正極端通過第八電阻(R8)接地，第七電阻(R7)連接在第四運放(U2D)的負極端和輸出端之間。
專利摘要本實用新型公開了雷射表面等離子體共振系統光電位置探測器信號處理電路，包括有與光電位置探測器的第一輸出極連接的第一電流電壓轉換電路、與光電位置探測器的第二輸出極連接的第二電流電壓轉換電路，所述第一電流電壓轉換電路的輸出端連接到一第一反相放大電路並輸出正電壓信號，所述第二電流電壓轉換電路的輸出端連接到一第二反相放大電路。本電路只直接將電極電流信號轉為正電壓，信號變化範圍縮小，便於後續信號系統進行數模轉換，提高精度。然後將複雜的位置運算交給微處理器，這樣除了能減少誤差，提高光譜儀器的光電性能外，還能大幅節省成本、降低故障率和降低生產調試複雜度。
文檔編號G01B11/00GK202304747SQ201120405509
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者倪樹標, 劉日威, 張冠文, 陳雲, 陳江韓 申請人:中國廣州分析測試中心