本文選題：微弱信號檢測 + 光電倍增管��； 參考：《長春理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著科技的不斷進(jìn)步,微弱信號檢測被提出了更高的要求。在對極微弱光信號進(jìn)行光譜采集時,為了能探測到更微弱的光信號,有效提取被噪聲湮沒的待測信號,本課題基于光電倍增管設(shè)計(jì)了微弱光電信號的采集系統(tǒng),它能夠探測光功率在nW級別的微弱光信號,并有效地放大微弱待測信號,同時濾除不相關(guān)的噪聲信號,提高采集系統(tǒng)的信噪比。課題首先將光源進(jìn)行調(diào)制,然后采用Omni-λ150系列光柵型光譜儀進(jìn)行分光,其光譜掃描范圍為185nm~遠(yuǎn)紅外,準(zhǔn)確度為0.25nm(1200g/mm光柵),最小步距達(dá)0.01nm,選擇光電倍增管作為光電探測器,相比其他光電探測器,它具有高增益、高頻率響應(yīng)和大信號接收區(qū)域等優(yōu)點(diǎn)。在深入研究相關(guān)參數(shù)和特性后,課題搭建了光電倍增管的低噪聲高壓偏置電路和光電信號輸出電路,針對光電倍增管輸出的微弱光電信號,構(gòu)建匹配的調(diào)理電路來放大微弱信號、濾除噪聲信號。調(diào)理后的模擬電壓信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,送入可編程門陣列(FPGA)中進(jìn)行信號相關(guān)解調(diào)、數(shù)字低通濾波等數(shù)字化處理。微處理器接收FPGA處理后的數(shù)據(jù)并打包發(fā)送至上位機(jī)顯示處理平臺,最后顯示處理平臺將采集的數(shù)據(jù)繪制成光譜曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采集系統(tǒng)能夠探測到波長在360~840nm、光功率在0.1nW~0.2mW范圍內(nèi)的微弱光信號,光譜響應(yīng)的峰值在420nm波長處。
[Abstract]:With the continuous progress of science and technology, weak signal detection has been put forward higher requirements. In order to detect the weaker light signal and extract the signal to be obliterated by noise effectively, a collection system of weak photomultiplier signal is designed based on photomultiplier tube. It can detect the weak optical signal at the level of nW, amplify the weak signal effectively, filter the irrelevant noise signal, and improve the signal-to-noise ratio (SNR) of the acquisition system. First, the light source is modulated, and then the Omni- 位 150 series grating spectrometer is used to separate the light. The spectral scanning range is from 185nmto far infrared, the accuracy is 0.25nm(1200g/mm grating, the minimum step distance is 0.01nm. the photomultiplier tube is chosen as the photodetector. Compared with other photodetectors, it has the advantages of high gain, high frequency response and large signal receiving area. After deeply studying the related parameters and characteristics, the low noise high-voltage bias circuit and the output circuit of the photomultiplier tube are built, aiming at the weak photomultiplier output signal. A matching conditioning circuit is constructed to amplify the weak signal and filter the noise signal. The analog voltage signal is converted into digital signal by A / D conversion chip, and then it is sent to FPGA for signal correlation demodulation, digital low-pass filtering and other digital processing. The microprocessor receives the data processed by FPGA and sends them to the host computer display and processing platform. Finally, the display processing platform draws the collected data into spectral curve. The experimental results show that the system can detect weak optical signals with wavelength of 360 nm and 840 nm and optical power in the range of 0.1nW~0.2mW. The peak value of spectral response is at the wavelength of 420nm.
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP274.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1929295