电定标热释电辐射计系统的数字相位计.pdf

《电定标热释电辐射计系统的数字相位计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第35卷第5期2013年10月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSV01．35，No．5October，2013文章编号：1005—5630(2013)05—0015—05电定标热释电辐射计系统的数字相位计张祥安，高鹏飞(上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093)*摘要：基于Altera公司cycloneIII系列EP3C5芯片，提出了一种基于电定标热释电辐射计(ECPR)系统中一种数字相位计的实现方法。该相位计的作用是调整系统中被测信号和参考信号之间的相位差，使得相敏检波的幅度达到最大，从而提高光功率的检测

2、精度。将被测信号A／D转换成数字信号送到FPGA芯片中，与查找表中的参考信号做I_Q正交解调算法，得到一组I-Q值利用CORDIC算法计算arctan函数荻取相位差，最后做出相应的信号同步调整。实验结果表明，该相位计使辐射计系统的测量光功率值的精度得到了改善和提高，系统运行更加稳定，当测量精度为lmW，其不确定度为1％。关键词：数字相位计；FPGA；I—Q正交算法；ECPR中图分类号：TM932文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—5630．2013．05．004AdigitalphasemeteronEC

3、PRsystemZHANGXiangan，GAOPengfei(SchoolofOptical—ElectricalandComputerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：BasedontheAlteraEP3C5FPGAchip，adigitalphasemeteronelectricallycalibratedpyroelectricradiation(ECPR)systemisintrod

4、uced．Thefunctionofthephasemeteristoadjustthemeasuredsignalandreferencesignalinordertogetthemaximumamplitudeinphasesensitivedetectormodule，thusimprovetheopticalpowerdetectingaccuracy．ThemethodistouseA／Dconverttogetdigitalsignalfromtheanalogmeasuredsignal，andthuslettheo

5、utputdothemultiplywithlook-uptableinFPGAROMbasedontheI—Qorthogonalalgorithm，thenuseCORDICtogetphasedifferencevalue，finallydotheadjustment．TheexperimentshowsthatthedigitalphasemeterimprovestheECPRdetectingprecision，andmakesthewholesystemmorestableandreliable，andtheunce

6、rtaintyiSunder1％whentheprecisionis1mW．Keywords：digitalphasemeter；FPGA；I—Qorthogonalalgorithm；ECPR引言电定标热释电辐射计(electricallycalibratedpyroelectricradiation，ECPR)是测量光辐射功率的一种高精度绝对辐射计，其基本原理是使用热敏元件作为探测器，利用辐射的热效应测量辐射功掣卜5‘。测量中，待测辐射所产生的信号与用电功率加热所产生的校准信号进行比较，当两个信号相等时，待测辐射功‘收稿日期：

7、2013—04—19作者简介：张祥安(1988一)，男，上海人，硕士研究生，主要从事光电检测方面的研究。·16光学仪器第35卷率就等于产生比较信号的电功率。这种辐射计也称电平衡，其突出的优点是用户不需要用标准辐射源对仪器定标。由于该方法将光辐射功率的测量标准溯源到电学功率测量的标准上来，因此可以获得很高的测量精度。电定标热释电辐射计的系统框图如图1所示。单色光表要墨喜墨竖璧的L—皇竺兰—}厂丽虿百孬热释电探测器广————一I竺兰!竺信号反馈T光电平衡信号光电功率平衡电路PC机图1电定标热释电辐射计ECPR系统框图Fig．1Theb

8、lockdiagramofECRPsystem相位测量广泛应用于信号检测技术中，目前测量相位的主要方法有频率变化法、插脉冲法、过零比较法以及数字相关法等。由于模拟电路无法避免的电子线路噪声干扰，以及外界因素的干扰，这导致测量相位的精度受到很大的影响