本發(fā)明屬于光通訊，特別涉及一種光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置。

背景技術(shù)：

1、對微弱或者極弱光的檢測，在科學(xué)研究與軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。微弱光信號的檢測、方法也是多種多樣，但常用的方法由于靈敏度有限，難以滿足要求。

2、光電檢測技術(shù)是一種將光強信息轉(zhuǎn)換為可處理的電信號的技術(shù)。光電系統(tǒng)微弱信號檢測技術(shù)是利用光學(xué)和電子技術(shù)相結(jié)合，對微弱信號進(jìn)行精確測量和分析的一種技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于光電通信、光譜分析、光學(xué)成像等領(lǐng)域。傳統(tǒng)光電探測器利用光電二極管將光信號轉(zhuǎn)化為成比例的光電流，通過跨阻放大器將其轉(zhuǎn)換為電壓信號、并將所有光電流信號進(jìn)行放大。然而光電器件的性能通常會隨著溫度的變化而產(chǎn)生漏電流。通常由于半導(dǎo)體材料內(nèi)部的熱激發(fā)電子躍遷所引起。漏電流會隨著溫度的升高而增加，可能導(dǎo)致輸出信號不穩(wěn)定或漂移，這樣就會給后續(xù)檢測系統(tǒng)帶來很大的噪聲干擾，可靠性降低，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的檢測性能，導(dǎo)致無法對微弱光信號進(jìn)行精確探測。

3、目前，研究微弱信號檢測方法的公開技術(shù)很多。專利號為202110194389.8的一種基于斜入式激發(fā)提高共聚焦結(jié)構(gòu)微弱信號檢測信噪比的裝置、專利號為202311252348.5的一種基于異頻duffing振子的微弱信號檢測方法、專利號為202311294123.6的一種基于光電倍增管輸出端的微弱信號檢測電路、專利號為202310940261.0的一種基于雙穩(wěn)態(tài)隨機共振系統(tǒng)的多天線微弱信號檢測方法等，這些公開文獻(xiàn)涉及到很多微弱信號檢測的方法設(shè)計，但目前基于漏電流處理的微弱信號處理方面沒有涉及到。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是：提供一種光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，對強噪聲背景下的微弱信號進(jìn)行有效的測量，具有低輸入信噪比、寬輸入帶寬、測量精度高等優(yōu)點。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，包括依次連接的加法器模塊、純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)模塊、鎖相放大器、檢測顯示模塊，其中：

4、加法器模塊，將微弱光信號經(jīng)過光電二極管轉(zhuǎn)換電信號后與噪聲源疊加輸出；

5、純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)模塊，對加法器模塊輸出信號進(jìn)行信號衰減，直至需求信號值；

6、鎖相放大器，從衰減信號中抑制噪聲信號，提取出有效的檢測信號并放大；

7、檢測顯示模塊，對鎖相放大器提取的檢測信號進(jìn)行顯示。

8、優(yōu)選的，所述加法器模塊采用同向加法器。

9、優(yōu)選的，所述純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)模塊包括可調(diào)電阻,根據(jù)需要配置相應(yīng)的衰減系數(shù)。

10、優(yōu)選的，所述鎖相放大器包括依次連接的前置放大器、第一低通濾波器、相敏檢測器、第二低通濾波器、放大器，還包括連接相敏檢測器的參考信號電路。

11、優(yōu)選的，所述前置放大器及第一低通濾波器采用巴特沃斯低通濾波器的兩級放大器。

12、優(yōu)選的，所述相敏檢測器包括依次連接的乘法器和積分器。

13、優(yōu)選的，所述參考信號電路包括依次連接的移相器和比較器。

14、優(yōu)選的，所述第二低通濾波器對相敏檢測器輸出信號進(jìn)行最后一步低通濾波處理，同時對信號幅度進(jìn)行改善，調(diào)節(jié)增益使之與源信號幅度一致。

15、優(yōu)選的，所述檢測顯示模塊包括依次連接的微處理器、lcd顯示模塊，微處理器帶有ad采樣模塊，微處理器通過ad采樣處理后，通過lcd顯示模塊顯示幅度。

16、本發(fā)明的優(yōu)點是：

17、本發(fā)明通過同相加法器將電信號與噪聲源信號經(jīng)疊加輸出后，可以實現(xiàn)對原始信號的加權(quán)處理，從而改變信號的頻譜特性，達(dá)到所需的信號增強調(diào)整效果。通過可調(diào)電阻分壓電可以調(diào)整信號源和負(fù)載之間的阻抗匹配，從而減少反射并最大化功率傳輸。當(dāng)待測信號與參考信號同頻率時，鎖相放大器將噪聲信號得到了很好的抑制，而有效信號得到了放大，從而提高了測量的精度和信噪比。

技術(shù)特征：

1.一種光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，其特征在于，包括依次連接的加法器模塊、純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)模塊、鎖相放大器、檢測顯示模塊，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，其特征在于，所述加法器模塊采用同向加法器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，其特征在于，所述純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)模塊包括可調(diào)電阻,根據(jù)需要配置相應(yīng)的衰減系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，其特征在于，所述鎖相放大器包括依次連接的前置放大器、第一低通濾波器、相敏檢測器、第二低通濾波器、放大器，還包括連接相敏檢測器的參考信號電路。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，其特征在于，所述前置放大器及第一低通濾波器采用巴特沃斯低通濾波器的兩級放大器。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，其特征在于，所述相敏檢測器包括依次連接的乘法器和積分器。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，其特征在于，所述參考信號電路包括依次連接的移相器和比較器。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，其特征在于，所述第二低通濾波器對相敏檢測器輸出信號進(jìn)行最后一步低通濾波處理，同時對信號幅度進(jìn)行改善，調(diào)節(jié)增益使之與源信號幅度一致。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，其特征在于，所述檢測顯示模塊包括依次連接的微處理器、lcd顯示模塊，微處理器帶有ad采樣模塊，微處理器通過ad采樣處理后，通過lcd顯示模塊顯示幅度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種光學(xué)測量中微弱信號的檢測裝置，包括：加法器模塊，將微弱光信號經(jīng)過光電二極管轉(zhuǎn)換電信號后與噪聲源疊加輸出；純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)模塊，進(jìn)行信號衰減，直至需求信號值；鎖相放大器，從衰減信號中抑制噪聲信號，提取出有效的檢測信號并放大；檢測顯示模塊，對鎖相放大器提取的檢測信號進(jìn)行顯示。本發(fā)明通過加法器可以實現(xiàn)對原始信號的加權(quán)處理，從而改變信號的頻譜特性，達(dá)到所需的信號增強調(diào)整效果。通過可調(diào)電阻分壓電可以調(diào)整信號源和負(fù)載之間的阻抗匹配，從而減少反射并最大化功率傳輸。當(dāng)待測信號與參考信號同頻率時，鎖相放大器將噪聲信號得到了很好的抑制，而有效信號得到了放大，從而提高了測量的精度和信噪比。

技術(shù)研發(fā)人員：劉源,徐叔喜,寇君龍,司梁晨,孫貝貝,胡志揚,張栩豪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23