激光光斑测量系统的电路设计与实现

2011-07-14 18:38:40来源: 互联网
0 引言
    激光武器装备的作战效能直接取决于发射激光到达靶目标处光斑的能量密度及分布。激光武器都是远距离作战,通用的激光功率/能量检测设备因接收口径有限,只能检测到极小特定空域内的激光能量,不能满足在远场对激光武器光束质量的检测。远场激光的检测必须采用专用的方法和设备。目前,远场激光光斑的测量主要有两种方法,一种是非接触式的摄像法;一种是探测器阵列直接测量法,即用探测器阵列靶直接接收激光,通过探测器后续处理电路得到激光光斑空间的绝对能量密度分布。本文重点研究探测器阵列测量系统中的硬件电路设计。

1 热释电探测器噪声特性分析
    当前光斑测量所用探测器材料品种众多,其中热释电探测器由于具有高灵敏度而备受关注,它是由钽酸锂(LiTaO3)材料制成。钽酸锂探测器是利用晶体的自极化效应工作的,具有热电效应。无外部机械力或电场的作用时,钽酸锂晶体的自发极化强度随温度变化而改变。在探测器光敏面受到激光照射时,会使其晶片的温度发生变化,从而产生电荷流动,外电路闭合便形成热电流。
    钽酸锂热释电探测器具有温度稳定性高、环境温度适应范围宽、频率范围宽等优点,同时也存在一些不足,如干扰噪声较难控制。该探测器噪声主要是由电子无规则热运动产生的热噪声。
    热噪声也叫约翰逊噪声:
    b.JPG
    式中:k是玻尔兹曼常数;T是导体或电阻的绝对温度(单位:K);R是电阻或阻抗的实部;△fn是等效噪声功率带宽。这个噪声对大信号影响不大,但对微弱信号会产生较大的干扰。所以在设计电路时要对探测器的噪声进行严格控制。

2 激光光斑测量系统的电路设计
    激光光斑测量系统的电路设计框图如图1所示。热释电探测器光敏面接收激光照射信号,经热释电效应将光能量转换成电脉冲信号,再经峰值保持、可变增益放大、A/D采集和主控计算机处理得到该探测器点对应的激光参数。

c.JPG


2.1 信噪比选取及放大电路设计
    热释电探测器由晶体的极化效应产生的电压为3.05 mV~3.05 V,为保证在输出端有足够的信噪比,应尽量提高信号放大器的输出电压。由于放大器在信号放大的过程中,噪声也同时被放大,在满足最小10 mV的前提下应尽量减少放大倍数。因此,取系统信噪比SNR=3。

    为保证输出信号有足够的电压值,根据前置放大的输出幅值和后级放大带宽影响,增益选择30 dB的动态范围。前置放大电路必须采用高输入阻抗的低噪声前置放大器,在该设计中放大器采用了仪表用高精度线性放大器。为降低外部电磁干扰,放大电路外壳体采取了屏蔽措施。为降低共模噪声干扰,放大电路采用了差分电路,以提高输入信号的信噪比,如图2所示。

d.JPG

[1] [2]

关键字:远场激光光斑  热释电探测器  自极化效应  差分电路

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0714/article_2983.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
远场激光光斑
热释电探测器
自极化效应
差分电路

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved