CN202304747U - 激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路 - Google Patents

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陈江韩
刘日威
张冠文
陈云
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Abstract

本实用新型公开了激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路，包括有与光电位置探测器的第一输出极连接的第一电流电压转换电路、与光电位置探测器的第二输出极连接的第二电流电压转换电路，所述第一电流电压转换电路的输出端连接到一第一反相放大电路并输出正电压信号，所述第二电流电压转换电路的输出端连接到一第二反相放大电路。本电路只直接将电极电流信号转为正电压，信号变化范围缩小，便于后续信号系统进行数模转换，提高精度。然后将复杂的位置运算交给微处理器，这样除了能减少误差，提高光谱仪器的光电性能外，还能大幅节省成本、降低故障率和降低生产调试复杂度。

Description

激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路
技术领域
本实用新型是涉及到一种在激光表面等离子体共振检测系统中用于光学位置和角度探测的传感器(PSD)的信号处理电路。
背景技术
在激光表面等离子体共振检测系统中需要对激光的入射光强和角度进行检测，这里需要用到光电位置探测器(PSD)。它的工作原理是当激光点落在探测器表面，被电极收集到的光电流与入射点和电极间距成反比。根据各电极的电流大小，可以计算出光点落在探测器表面的位置。传统处理电路会对各电极信号进行和、差运算再输出，增加电路的复杂性，引入误差，而且有正负电压信号输出，信号变化范围增大，增加后续系统处理的难度和成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术电路复杂、误差性和信号变化范围大，增加后续处理难度和成本的技术问题，提供一种直接将电极电流信号转为正电压，信号变化范围小、降低后续处理的成本和难度的激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路。
为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路，包括有与光电位置探测器的第一输出极连接的第一电流电压转换电路、与光电位置探测器的第二输出极连接的第二电流电压转换电路，所述第一电流电压转换电路的输出端连接到一第一反相放大电路并输出正电压信号，所述第二电流电压转换电路的输出端连接到一第二反相放大电路。
所述第一电流电压转换电路包括第一运放、第一电阻、第一电容，第一运放的正极端分别接地、连接到正极12V电源端，其负极端分别连接到负极12V电源端、连接到第一输出极，所述第一电阻一端连接第一输出极，另一端连接第一运放的输出端，所述第一电容并联在第一电阻的两端。
所述第二电流电压转换电路包括第二运放、第二电阻、第二电容，第二运放的正极端接地，负极端与所述第二输出极连接，所述第二电阻的一端与第二输出极连接，另一端连接第二运放的输出端，所述第二电容并联在第二电容的两端。
所述第一反相放大电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三运放，所述第五电阻一端连接第一运放的输出端，另一端连接第三运放的负极端，第三运放的正极端通过第四电阻接地，第三电阻连接在第三运放的负极端和输出端之间。
所述第二反相放大电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第四运放，所述第六电阻一端连接第二运放的输出端，另一端连接第四运放的负极端，第四运放的正极端通过第八电阻接地，第七电阻连接在第四运放的负极端和输出端之间。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：本电路只直接将电极电流信号转为正电压，信号变化范围缩小，便于后续信号系统进行数模转换，提高精度。然后将复杂的位置运算交给微处理器，这样除了能减少误差，提高光谱仪器的光电性能外，还能大幅节省成本、降低故障率和降低生产调试复杂度。
附图说明
图1为本实用新型电路结构原理图；
图2为本实用新型一维光电位置探测器示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
请参阅图1所示，激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路，包括有与光电位置探测器1的第一输出极X1连接的第一电流电压转换电路2、与光电位置探测器1的第二输出极X2连接的第二电流电压转换电路3，第一电流电压转换电路2的输出端连接到一第一反相放大电路4并输出正电压信号，第二电流电压转换电路3的输出端连接到一第二反相放大电路5。
请参阅图2所示，光电位置探测器PSD光敏面上光点位置可由如下公式得出：这里第一输出极X1和第二输出极X2代表每一电极输出信号(光电流)，L表示光电位置探测器PSD感应的长度，x是光点位置坐标。
X 2 - X 1 X 1 + X 2 = 2 x L .
本电路专用于将光电位置探测器的电极电流信号转换成电压信号并放大，便于后续的信号处理系统进行采集。本电路专用于一维光电位置探测器(PSD)。
本实施例中，上述电路做了进一步的限定，第一电流电压转换电路2包括第一运放U2A、第一电阻R1、第一电容C2，第一运放U2A的正极端分别接地、连接到正极12V电源端，其负极端分别连接到负极12V电源端、连接到第一输出极X1，第一电阻R1一端连接第一输出极X1，另一端连接第一运放U2A的输出端，第一电容C2并联在第一电阻R1的两端。
第二电流电压转换电路3包括第二运放U2C、第二电阻R5、第二电容C3，第二运放U2C的正极端接地，负极端与所述第二输出极X2连接，第二电阻R5的一端与第二输出极X2连接，另一端连接第二运放U2C的输出端，第二电容C3并联在第二电阻R5的两端。
第一反相放大电路4包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R2、第三运放U2B，所述第五电阻R2一端连接第一运放U2A的输出端，另一端连接第三运放U2B的负极端，第三运放U2B的正极端通过第四电阻R4接地，第三电阻(R3)连接在第三运放U2B的负极端和输出端之间。
第二反相放大电路5包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第四运放U2D，所述第六电阻R6一端连接第二运放U2C的输出端，另一端连接第四运放U2D的负极端，第四运放U2D的正极端通过第八电阻R8接地，第七电阻R7连接在第四运放U2D的负极端和输出端之间。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路，其特征在于：包括有与光电位置探测器(1)的第一输出极(X1)连接的第一电流电压转换电路(2)、与光电位置探测器(1)的第二输出极(X2)连接的第二电流电压转换电路(3)，所述第一电流电压转换电路(2)的输出端连接到一第一反相放大电路(4)并输出正电压信号，所述第二电流电压转换电路(3)的输出端连接到一第二反相放大电路(5)。
2.如权利要求1所述的激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路，其特征在于：所述第一电流电压转换电路(2)包括第一运放(U2A)、第一电阻(R1)、第一电容(C2)，第一运放(U2A)的正极端分别接地、连接到正极12V电源端，其负极端分别连接到负极12V电源端、连接到第一输出极(X1)，所述第一电阻(R1)一端连接第一输出极(X1)，另一端连接第一运放(U2A)的输出端，所述第一电容(C2)并联在第一电阻(R1)的两端。
3.如权利要求1所述的激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路，其特征在于：所述第二电流电压转换电路(3)包括第二运放(U2C)、第二电阻(R5)、第二电容(C3)，第二运放(U2C)的正极端接地，负极端与所述第二输出极(X2)连接，所述第二电阻(R5)的一端与第二输出极(X2)连接，另一端连接第二运放(U2C)的输出端，所述第二电容(C3)并联在第二电阻(R5)的两端。
4.如权利要求1所述的激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路，其特征在于：所述第一反相放大电路(4)包括第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R2)、第三运放(U2B)，所述第五电阻(R2)一端连接第一运放(U2A)的输出端，另一端连接第三运放(U2B)的负极端，第三运放(U2B)的正极端通过第四电阻(R4)接地，第三电阻(R3)连接在第三运放(U2B)的负极端和输出端之间。
5.如权利要求1所述的激光表面等离子体共振系统光电位置探测器信号处理电路，其特征在于：所述第二反相放大电路(5)包括第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第四运放(U2D)，所述第六电阻(R6)一端连接第二运放(U2C)的输出端，另一端连接第四运放(U2D)的负极端，第四运放(U2D)的正极端通过第八电阻(R8)接地，第七电阻(R7)连接在第四运放(U2D)的负极端和输出端之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103471726A (zh) * 2013-08-28 2013-12-25 西安应用光学研究所 飞焦级纳秒脉冲激光能量探测装置
CN106997062A (zh) * 2017-05-24 2017-08-01 中铁第五勘察设计院集团有限公司 一种光探测系统

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