CN204575534U - 一种激光干涉仪光电检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及微弱信号检测领域，尤其是一种激光干涉仪光电检测电路。它包括光电转换前置放大电路、次级放大电路、低通滤波电路和比较整形电路；光电转换前置放大电路通过光电探测接收激光干涉信号并将光电流变换成电压信号，次级放大电路将电压信号提升到与后续电路匹配的正弦电压信号，低通滤波电路滤除激光干涉信号的高频噪声，比较整形电路将低通滤波输出的正弦信号变换成方波脉冲信号输出。本实用新型以S10783型硅光电二极管和MAX4488型运算放大器为核心的光电转换前置放大电路满足低噪声设计要求，并通过低通滤波电路滤除高频噪声和比较整形电路来提高抗干扰能力，从而获取高精度的脉冲输出信号，为大气垂直探测仪的可靠运行提供有效的控制信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及微弱信号检测技术领域，尤其是一种激光干涉仪光电检测电路。
背景技术
激光干涉仪是干涉式大气垂直探测仪的参考干涉***。它利用波长为632.8nm的He-Ne激光光源，在大气垂直探测仪的动镜运动时，与目标红外辐射一起在主干涉***中同时被调制，通过对光电探测器接收的激光干涉信号进行处理，可以获取控制信号用来触发主干涉仪等间隔采样及控制动镜匀速运动。激光干涉信号是微安级的微弱电流信号且带宽可达0.5MHz，为了获取这样的微弱信号，需要设计低噪声的光电检测电路。
目前在弱光电信号检测领域，各种新方法层出不穷，但普遍存在抗干扰能力不强、检测精度不高等缺点。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种激光干涉仪光电检测电路，该检测电路能将掩埋在噪声中的激光干涉信号提取出来，通过滤波和整形处理，获取脉冲输出信号，为大气垂直探测仪的可靠运行提供有效的控制信号。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种激光干涉仪光电检测电路，它包括光电转换前置放大电路、次级放大电路、低通滤波电路和比较整形电路；
所述光电转换前置放大电路通过光电探测接收激光干涉信号并将光电流变换成电压信号，所述次级放大电路将电压信号提升到与后续电路匹配的正弦电压信号，所述低通滤波电路滤除激光干涉信号的高频噪声，所述比较整形电路将低通滤波输出的正弦信号变换成方波脉冲信号输出。
优选地，所述光电转换前置放大电路包括S10783型硅光电二极管和第一运算放大器；
所述S10783型硅光电二极管的正极接地、负极连接所述第一运算放大器的反相输入端；
所述第一运算放大器的同相输入端接地、反相输入端分别通过第一电容与第一电阻连接第一运算放大器的输出端、输出端连接所述次级放大电路的输入端。
优选地，所述低通滤波电路包括第二运算放大器；
所述第二运算放大器的反相输入端依次通过第三电阻和第二电阻连接所述次级放大电路的输出端、同相输入端接地、输出端通过第二电容连接第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端还通过第四电阻后分两支路，一支路连接在所述第三电阻和第二电阻之间、另一支路通过第三电容接地。
优选地，所述比较整形电路包括第三比较器；
所述第三比较器的反相输入端通过第五电阻连接所述第二运算放大器的输出端、同相输入端通过第六电阻接地、输出端通过第七电阻连接第三比较器的同相输入端。
优选地，所述第一运算放大器与第二运算放大器均为MAX4488型运算放大器，所述第三比较器为AD790型比较器。
由于采用了上述方案，本实用新型以S10783型硅光电二极管和MAX4488型运算放大器为核心的光电转换前置放大电路满足低噪声设计要求，并通过低通滤波电路来滤除高频噪声和比较整形电路来提高抗干扰能力，从而获取高精度的脉冲输出信号，为大气垂直探测仪的可靠运行提供有效的控制信号。
附图说明
图1是本实用新型实施例的电路原理框图；
图2是本实用新型实施例的光电转换前置放大电路结构图；
图3是本实用新型实施例的低通滤波电路结构图；
图4是本实用新型实施例的比较整形电路结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本实施例的一种激光干涉仪光电检测电路，它包括光电转换前置放大电路1、次级放大电路2、低通滤波电路3和比较整形电路4；光电转换前置放大电路1通过光电探测接收激光干涉信号并将光电流变换成电压信号，次级放大电路2将电压信号提升到与后续电路匹配的正弦电压信号，低通滤波电路3滤除激光干涉信号的高频噪声，比较整形电路4将低通滤波输出的正弦信号变换成方波脉冲信号输出，比较整形电路4输出的脉冲信号作为动镜速度检测单元的反馈信号，在后续数字电路进行信号处理，控制动镜匀速运动。
如图2所示，本实施例的光电转换前置放大电路1包括S10783型硅光电二极管D1和第一运算放大器U1；第一运算放大器U1为MAX4488型运算放大器。
S10783型硅光电二极管D1的正极接地、负极连接第一运算放大器U1的反相输入端；第一运算放大器U1的同相输入端接地、反相输入端分别通过第一电容C1与第一电阻R1连接第一运算放大器U1的输出端、输出端连接次级放大电路2的输入端。
本实施例的S10783型硅光电二极管D1在光伏作用下可实现非常精确的线性度，当待测信号是微安级的微弱电流信号时，这对提高电路的信噪比是非常有益的，第一运算放大器U1选用为MAX4488型运算放大器，使得满足源阻抗较高的S10783型硅光电二极管D1前置放大电路的低噪声要求，且能有效地减小***误差，保持电路精度。
如图3所示，本实施例的低通滤波电路3包括第二运算放大器U2；第二运算放大器U2为MAX4488型运算放大器。
第二运算放大器U2的反相输入端依次通过第三电阻R3和第二电阻R2连接次级放大电路2的输出端、同相输入端接地、输出端通过第二电容C2连接第二运算放大器U2的反相输入端，第二运算放大器U2的输出端还通过第四电阻R4后分两支路，一支路连接在第三电阻R3和第二电阻R2之间、另一支路通过第三电容C3接地。
本实施例的次级放大电路2将电压信号提升到2V输出，满足后续低通滤波电路3的信号幅值要求，由于经过放大的激光干涉信号不可避免存在高频干扰，因此需通过采用MAX4488型的第二运算放大器U2和两节RC滤波网络组成的低通滤波电路3来抑制高频噪声。
如图4所示，本实施例的比较整形电路4包括第三比较器U3；第三比较器U3为AD790型比较器。第三比较器U3的反相输入端通过第五电阻R5连接第二运算放大器U2的输出端、同相输入端通过第六电阻R6接地、输出端通过第七电阻R7连接第三比较器U3的同相输入端。
本实施例的比较整形电路4把低通滤波输出的正弦信号变换为方波脉冲信号，而通常采用简单的过零比较器便可把正弦信号整形成方波信号，但过零电压比较器在零点附近的抗干扰能力较差。当正弦信号过零时，由于信号不稳定或噪声的影响，在零点附近有小幅抖动，因此在这样的过渡带，比较器会发生多次翻转，导致比较器输出不稳定，这是应当避免的。本实施例利用AD790型第三比较器U3构成的迟滞比较器代替过零比较器可以提高抗干扰能力，避免比较器错误翻转。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种激光干涉仪光电检测电路，其特征在于：它包括光电转换前置放大电路、次级放大电路、低通滤波电路和比较整形电路；
所述光电转换前置放大电路通过光电探测接收激光干涉信号并将光电流变换成电压信号，所述次级放大电路将电压信号提升到与后续电路匹配的正弦电压信号，所述低通滤波电路滤除激光干涉信号的高频噪声，所述比较整形电路将低通滤波输出的正弦信号变换成方波脉冲信号输出。
2.如权利要求1所述的一种激光干涉仪光电检测电路，其特征在于：所述光电转换前置放大电路包括S10783型硅光电二极管和第一运算放大器；
所述S10783型硅光电二极管的正极接地、负极连接所述第一运算放大器的反相输入端；
所述第一运算放大器的同相输入端接地、反相输入端分别通过第一电容与第一电阻连接第一运算放大器的输出端、输出端连接所述次级放大电路的输入端。
3.如权利要求2所述的一种激光干涉仪光电检测电路，其特征在于：所述低通滤波电路包括第二运算放大器；
所述第二运算放大器的反相输入端依次通过第三电阻和第二电阻连接所述次级放大电路的输出端、同相输入端接地、输出端通过第二电容连接第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端还通过第四电阻后分两支路，一支路连接在所述第三电阻和第二电阻之间、另一支路通过第三电容接地。
4.如权利要求3所述的一种激光干涉仪光电检测电路，其特征在于：所述比较整形电路包括第三比较器；
所述第三比较器的反相输入端通过第五电阻连接所述第二运算放大器的输出端、同相输入端通过第六电阻接地、输出端通过第七电阻连接第三比较器的同相输入端。
5.如权利要求4所述的一种激光干涉仪光电检测电路，其特征在于：所述第一运算放大器与第二运算放大器均为MAX4488型运算放大器，所述第三比较器为AD790型比较器。
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