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1、2004年12月 传 感 技 术 学 报 第4期PerformanceAnalysisofPhotoelectricMeasurementSystemsXUWei2chun,XUKe2xin,HEZhong2hai(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasurementTechnologyandInstrument,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Performanceofthephotoelectricmeasurements
2、ystemwhichiscomposedofanear2infraredphotodiodewithpreampanddataacquisitionboard,isdiscussed.Bythismethod,theprecisionofthesystemcanbeobtainedbytheo2reticalanalysis.Theresultsshowthattheabsoluteaccuracyofthesystemcanbe6168mV,therelativeaccuracycausedbytemperaturefluctuationandnoiseis312
3、6mV.Inaddition,theanalog2to2digitalconverterresolutionmakeseffectontheprecisionofthewholesystem.Theanalysisinthisarticleprovidesageneralmethodforperformanceanal2ysisofsimilarmeasuringsystem.Keywords:photoelectricconverter;measurementsystems;performanceanalysis①光电测试系统的性能分析许卫春,徐可欣,贺忠海(天津
4、大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072)摘要:文章从理论上分析、计算由近红外光电传感器、前置放大电路和采集卡组成的光电测试系统的精度指标。结果表明,系统的绝对误差为6168mV;温度和噪声等引起的相对误差为3126mV;此外,采集卡的A/D转换宽度也影响着整个系统的精度。文章分析的方法为类似测试系统的性能分析提供了一般方法。关键词:光电转换;测试系统;性能分析中图分类号:TN206 文献标识码:A 文章编号:1004-1699(2004)04-0679-04 在使用由光电传感器、前置放大电路和采集卡于所有的光电测量系统,对一般的测试系统性
5、能分组成的测试系统的过程中,分析硬件系统的性能,析也有借鉴意义。评价测试系统硬件对测量结果的影响,是准确评价测试系统精度的前提和保证,也为采取措施提高系1 硬件系统构成统测量精度提供依据和保障。文章通过具体分析硬件各部分的构成和性能参数表明,测试系统的性 一般的光电传感器、前置放大电路和数据采集能,主要是受各种噪声和硬件本身的失调电压、偏卡组成的测试系统,其原理方框如图1所示。本文置电流的影响。本文由硬件给定的性能参数出发,所述的硬件系统采用日本滨松公司的InGaAs从理论上计算出测试系统的系统误差和主要由噪G8605系列近红外光电传感器,OPA111组成的前置放
6、大电路和NI公司12bit的PCI-6023E数据采声引起的相对误差,为分析实验数据、论证实验结集卡。以此为例,分析测试系统性能的一般方法。果的准确性提供必要依据。我们分析的情况适用①收稿日期:2004206205基金项目:国家自然基金资助项目(30170261)作者简介:许卫春(1979-),男,江苏人,硕士,主要从事生物光学测试方面的研究,xwchun@eyou.com. 传 感 技 术 学 报 6802004年变为电信号(电压)。本系统所用光电传感器的光谱响应范围:900nm～
7、1670nm,在λp=1550nm处最大灵敏度S=0195A/W。灵敏度受温度影响在图1 硬件系统构成方框图光谱响应范围内小于±011%P℃。一般用λp处、带宽1Hz内的[NEP](即噪声等价能量,[NEP]=2 各部分性能分析in1/2,单位为W/Hz。表示光电传感器总的噪声[1～3]S211 关于噪声-14in,本系统所用传感器的[NEP]=3310W/任何测试系统都有噪声影响,所以认识噪声是1/2分析系统性能的基础。Hz。将在21512算出in具体大小。[1,2]21111 噪声的概率分布特性 由于噪声的大小是213 运算放大器时间的随机变化值,所以只能用
