基于SPCE061A的激光衍射光柵測(cè)試儀設(shè)計(jì)
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該系統(tǒng)具有兩路采樣通道，一路采樣0級(jí)光斑和未加光柵時(shí)激光直接照射探測(cè)器的信號(hào)，另一路采樣1級(jí)光斑光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)。從光探測(cè)器出來(lái)的是0．01～0．5 mA的微弱電流信號(hào)，而單片機(jī)的ADC轉(zhuǎn)換范圍是0～2．5 V。為了使A／D轉(zhuǎn)換的精度提高，必須對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行電流一電壓轉(zhuǎn)換并將信號(hào)放大。
一般來(lái)說(shuō)，ADC轉(zhuǎn)換器在對(duì)量程范圍內(nèi)的中間值左右的轉(zhuǎn)換誤差最小。因此，設(shè)計(jì)時(shí)將所有電流信號(hào)都轉(zhuǎn)換為1 V左右的電壓信號(hào)。該系統(tǒng)需要測(cè)試的參數(shù)為光斑亮度比和光柵透過(guò)率，因此需要測(cè)量未加光柵前的探測(cè)器電流和加光柵后的兩個(gè)亮光斑產(chǎn)生的電流。而未加光柵前的電流大概為0．4～0．5 mA，0級(jí)光斑的電流大概為0．1～0．2 mA，而1級(jí)光斑的電流大概為0．01～0．05 mA，因此它們放大的倍數(shù)會(huì)有很大差別。其中測(cè)量0級(jí)光斑和未加光柵時(shí)激光的光探測(cè)器是同一個(gè)，為了使兩者產(chǎn)生的電壓都在1 V左右，設(shè)計(jì)一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)不同的放大倍數(shù)。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/195731.htm
3 測(cè)試儀的軟件設(shè)計(jì)
測(cè)試儀主程序流程圖如圖3所示。其中包括A／D轉(zhuǎn)換子程序、LED顯示子程序、外部按鍵中斷子程序。
通過(guò)兩路A／D分別對(duì)0級(jí)和1級(jí)光斑轉(zhuǎn)換所得的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，為了提高采樣數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與可靠性，采用了數(shù)字濾波。每路數(shù)據(jù)采樣150次，去掉最大值和最小值之后再取平均值。每一種合格光柵，其光斑亮度比和透過(guò)率的值在一定的范圍內(nèi)，如果超過(guò)這個(gè)范圍，說(shuō)明該光柵參數(shù)不合格，儀器會(huì)顯示U或倒U來(lái)說(shuō)明該參數(shù)是上溢還是下溢，方便了用戶(hù)。
4 測(cè)試結(jié)果與分析
對(duì)于10個(gè)光柵樣品，測(cè)試的1級(jí)和0級(jí)光斑亮度比數(shù)據(jù)如表1所示。每個(gè)相同樣品測(cè)5組數(shù)據(jù)。其中參考值為光柵廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)樣品值。
式(5)和式(6)中：δ為相對(duì)誤差；D為均方差；Ri為測(cè)量值；R為平均值；N為項(xiàng)數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，測(cè)試儀測(cè)試誤差小于2％，均方差小于2．2×10-3，完全滿足設(shè)計(jì)要求。
5 結(jié)語(yǔ)
該設(shè)計(jì)利用高性能16位SPCE061A單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了DVD等設(shè)備用激光二極管衍射光柵測(cè)試儀，非常適用于小批量衍射光柵的測(cè)試。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證，具有較高的穩(wěn)定性和精確度。具有溢出報(bào)警功能，同時(shí)，該儀器成本低，體積小，檢測(cè)效率高，具有較高的推廣價(jià)值。
評(píng)論