4-18 激光光强分布的实时测试裴春兰 激光参数测试中,到达靶上的光强分布直接说明上行传输的光束特性和打靶效果。靶斑探测阵列用来测试光强分布。根据实验方案进行激光上行传输实验,靶斑阵列测试点多达256个,要求整个探测系统均放置在系留气球携带的吊篮中,对电子学部件有不同于地面实验的要求,即系统小型化。靶斑阵列探测系统由阵列探测器、放大和采样保持电路、通道切换器、A/D、数据发送和接收系统、数据采集和处理系统组成。图1为系统各部分性能。 (1) 模拟信号处理系统。光电管输出的模拟信号为(nA~μA)级的微弱信号,这样弱信号的直流放大,存在着严重的共模干扰和零漂现像,以及与被测量不线性关系。为此,需要采取放大、滤波、减小零漂及外特性线性化等措施,调整光电管输出的微弱信号。(2) 放大电路。探测器探测范围为400nW~600μW,输出的电压范围0~5V,按响应度为0.8计算,探测器输出的信号电流为nA~μA,放大电路为nA有I/V转换电路,信号放大部分具有高增益和多测试点(256)的特性。系统的技术指标:增益(1.7×104)、分辨率 80nW/Bit、灵敏度0.4~0.6μW,噪声系数CMRR≥110dB。(3)采样保持电路。采样保持电路是用于“冻结”快速变化的信号,使不断变化的多路的输出信息存储于数据分配系统,它对信号起“提纯”和缓冲作用,并能确保A/D转换器在转换期间的输入信号保持稳定。它对A/D转换器的转换精度和输出数字量的可靠性具有重要的影响。系统保持时间为ms量级。(4) 数据变换系统和遥测系统。根据实验要求,阵列探测器放置于高空系留气球携带的吊篮里,采集获得的数据必须通过遥测技术将实验结果实时传送到1km以外的实验控制中心。系统由三大类构成:PC总线并行通讯卡、专用12位高速采样及数据传输通讯卡、64路高速模拟信号切换卡(系统共用4套)。(5) 数据变换系统。数据变换系统由多路转换开关和A/D转换器组成。多通道切换器主要有64路模拟转换板组成的多路高速采样系统。64路到1路模拟转换板,支持多路模拟信号采集,数字控制板提供16位地址信号输出,具有单通道采集和多通道自动扫描两种功能。A/D转换器的主要技术指标:模拟分辨力1LSB=1.22mV;数字分辨力12位;转换时间1μs;转换精度0.1%。(6) 遥测数据采集及数据传输通讯控制卡。AC1220S是专用数据采集及数传通讯控制卡,它的功能是控制256通道的模拟采样数据处理后传输到通讯控制中。通讯系统工作模式:输出信号采用8bit并行通信模式通信,RS232C并行通信,以204.8bit/S码速率每帧连续传输388个字节,码型为NRZ–S,误码率≤1×10–5。
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