散射测量中的相关检测算法

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1、兵工自动化2012-12·88·OrdnanceIndustryAutomation31(12)doi:10.3969/j.issn.1006-1576.2012.12.022散射测量中的相关检测算法高爱华，沈雁华，张伟(西安工业大学光电微系统研究所，西安710032)摘要：为了提高系统的集成度，降低测量成本，用LabVIEW软件代替测量系统中的硬件锁相放大器，进而实现超光滑光学表面光散射参数的高性价比的准确测量。设计一种用于检测微弱散射光信号的测量系统，该测量系统由光路、光电探测、数据采集与控制、相关检测算法软件等部分组成。在分析测量系统

2、原理的基础上，研究基于LabVIEW软件平台的锁相算法，提出在微弱光电信号检测中利用软件实现锁相检测的技术，并对其进行仿真实验分析。结果表明：当被测信号频率为0.2kHz，幅值为1.0V，噪声幅值为0.5V时，测量误差为0.1%；证明该方法可有效实现对被调制微弱光电信号的检测。关键词：微弱散射光信号；锁相放大器；调制频率；虚拟仪器；相关检测中图分类号：TP306文献标志码：ARelatedDetectionAlgorithminScatteringMeasurementGaoAihua,ShenYanhua,ZhangWei(Researc

3、hInstituteofMicro-OptoelectronicSystem,Xi’anTechnologicalUniversity,Xi’an710032,China)Abstract:Inordertoimprovetheintegratedlevelofsystemandreducethecostofmeasure,ahighcost-effectiveandaccuratemeasurementforthelightscatteringparametersofthesupersmoothopticalsurfaceisrealiz

4、edbyusingLabVIEWsoftwaretoreplacethehardwarelock-inamplifierofmeasuringsystem.Aphotoelectricchecksystemusedformeasuringlightscatteringaredesigned,thesystemismadeupoflightpath,photoelectricdetector,dataacquisitionandcontrolsystem,thesoftwareforcorrelationdetectionalgorithme

5、tc.Onthatbasis,thephaselockalgorithmbasedonLabVIEWsoftwareplatformisstudiedmainlyinthispaper.Thetechniqueforphaselockeddetectionrealizedbysoftwareintheweakphotoelectricsignaldetectionisraised,andthetechniqueissimulated.Whenmeasuredsignalfrequencyis0.2kHz,amplitudeis1.0Vand

6、thenoiseamplitudeis0.5V,themeasurementerroris0.1%.Thesimulationresultshowsthatthedetectionforthemodulatedweakphotoelectricsignalcanberealizedeffectivelybythismethod.Keywords:weakscatteringlightsignals;lock-inamplifier;modulatingfrequency;virtualinstrument;correlationdetect

7、ion0引言价格昂贵，而且不便于扩展使用；因此，笔者利用LabVIEW软件代替测量系统中的硬件锁相放大器随着光学技术的飞速发展及其应用领域的不断进行相关检测，进而实现低损耗参数的高性价比的扩大，超光滑光学表面引起的光散射越来越受到人精密测量。们的关注，已经成为研究光学元件散射特性的基础和关键问题之一。例如，具有高反射性质的棱镜既1测量系统原理可以用在激光陀螺中，又可以用于空间光学领域如根据相关检测原理，传统的测量系统结构如图天文卫星、M光望远镜等。然而，光散射率作为一1(a)所示，由锁相放大器进行相关检测处理，提取种低损耗参数，其信号非常微

8、弱甚至比噪声小几个出微弱散射光信号，再由采集卡采集到计算机里。[1-2]数量级，或者说信噪比远远小于1，这使得传统最后通过LabVIEW软件对采集到的信号进行分析检测方法的测量精