光电检测方法研究设计开题报告.doc

一 简表学生简况姓名性别男出生年月入学时间学号 专业班级毕业设计（论文）课题名称光电检测方法研究课题来源纵向课题 横向委托 自拟 其他 类型1.工程设计型（实践） 2.理论研究 3.实验研究4.计算机软件设计 5.综合类 设计内容和意义摘要设计内容：基于差分检测原理，设计了用于气体传感中微弱信号的增益可调的双光路光电检测和采集系统。系统采用AD795为核心的低噪声、高灵敏度前置放大器，通过有效的抗干扰措施，实现了微弱信号的高精度低噪声检测，并配以极强抗噪性能的24bits-模数转换芯片AD7794完成高分辨率的数据采集。通过ADG1204芯片控制电路的自动增益调节，解决了差分检测中的小信号放大，大信号饱和的问题。二 选题依据1) 阐述该选题的研究意义，分析跟该课题有关的国内外研究概况和发展趋势。研究意义：根据气体差分测量的具体应用，针对微弱信号检测中的稳定性和噪声问题设计了一种极微弱光电流信号检测电路；采用程控增益可调电路，有效的检测气体吸收信号的同时很好的解决了参考信号易饱和的问题； 自动增益系统采用ADG10204芯片控制整个光电检测、采集形成一个便携式系统；系统具有很高的精度和稳定性，能有效的满足气体差分检测的要求。研究概况：气体浓度和组分的检测已成为当今传感器技术发展领域的一个重要前沿课题，而光谱吸收型光纤气体传感因其固有的优点而备受人们的亲睐。发展趋势：近年来，随着光纤传感技术的飞速发展,光纤气体传感器也得到了广泛的研究和应用。它具有灵敏度高、响应速度快、防燃防爆、不受电磁干扰、可以实现光信号的长距离传输和现场实时遥测等优点,所以对光电检测方法研究的关注也一直在增加。2) 国内外主要参考文献1、 光电检测和信号处理，诸波编，南京邮电大学2、 光电探测技术，王正清，电子工业出版社3、 光电检测技术，雷玉堂，中国计量出版社4、 光电子学与光纤传感器技术 王玉田,郑龙江，国防工业出版社5、 传感器与检测技术，李小莹，高等教育出版社6、 电气检测技术，林德杰，机械工业出版社 三 研究内容本论文围绕基于几种光电检测方法的资料调研和学习，并对相应采用的原理进行原理推导和分析。调研光电检测方法在实际中的应用，并结合实际应用对光电检测方法进行比较和评述。并以红外检测方法为例，设计一个基于光电检测的气体差分检测系统。系统采用低噪音、高灵敏度前置放大器，通过有效的抗干扰措施，实现了微弱信号的高精度低噪音检测，并能实现电路增益的自动调节，解决差分检测中存在的小信号放大，大信号饱和的问题。四 研究方案结合一个具体的气体浓度检测系统进行光电检测方法的研究光谱吸收型光纤气体传感因其固有的优点而备受人们的亲睐.每一种气体都有其固有的吸收光谱， 根据BeerLambert 定律，当一束平行光通过有特定气体气室时，输出光强It 与输入光强I0 和气体的体积分数C 之间的关系为：It =I0 expvCL式中v 为气体吸收系数；L 为吸收路径的长度。由上式可知输出光强与气体浓度呈负指数关系，因此随着浓度的变化，光强变化是及其微弱的。要良好的检测这些微弱信号，必须设计低噪声高精度的微弱信号检测系统。为了探测微弱的光电流信号，前置放大的增益必须足够高。而在实际的测量应用中，通常采用差分检测，即引入一参考信号以消除光源和光路等系统噪声的影响， 该参考信号不被气体吸收， 因此较高的增益又容易使参考信号饱和而失去参考价值。因此需要通过ADG1204芯片控制实现增益的自动调节， 即根据信号大小选择相应的增益，从而使小信号最大程度的放大而参考信号不饱和，有效的扩大了电路的测量动态范围。同时系统采用双光路， 通过24bits模数转换芯片AD7794 在硬件上实现实时除法运算， 有效的克服了由光源抖动带来的测量误差。五 工作进度的大致安排序 号设计（论文）各阶段名称日 期1课题讲解和开题12 周2文献检索、阅读与整理34 周3毕业实习57周4翻译与本课题相关的英文文献资料第8 周5方法讨论、研究与论证第9 周6方案完成设计1011 周7完成硬件设计1213 周 8 整理材料、撰写论文 第1415周 9制作PPT 第16周 10 毕业答辩 第17周六 设计成果设计完成的书面材料应包括: 完成对几种光电检测方法的资料调研和学习，并对相应采用的原理进行原理推导和分析。