專利名稱：激光能量功率顯示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示儀表，特別是指一種通用型激光能量功率顯示儀。
背景技術(shù)：
激光功率能量顯示儀表隨著儀器儀表技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，現(xiàn)在市場(chǎng)上存在著各個(gè)時(shí)代的各種顯示儀表。包括傳統(tǒng)的模擬指針儀表、采用模擬電路技術(shù)的數(shù)顯儀表、采用數(shù)字電路技術(shù)的數(shù)顯儀表、采用嵌入式技術(shù)的智能化儀表及利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的虛擬儀表等。
目前國外的激光測(cè)量產(chǎn)品，目前絕大部分采用了智能化儀表，部分采用虛擬儀表。此類儀表的共同特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的通用性，但其前提是必須對(duì)所連接的探測(cè)器輸出信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，即在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)都設(shè)計(jì)安裝了信號(hào)處理電路，其顯然的缺點(diǎn)是使探測(cè)器制造成本大大提高。國內(nèi)仍大量沿用采用模擬電路技術(shù)的數(shù)顯儀表，少量為智能化儀表，但通用性較差，即每臺(tái)儀表只能與特定類型或特定功能的探測(cè)器配套使用。這樣當(dāng)需要不同類型或功能的多種探測(cè)器時(shí)，必須同時(shí)選擇與之匹配的多種顯示儀表，勢(shì)必會(huì)增加購置設(shè)備的成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種激光能量功率顯示儀，其可與各種探測(cè)器配合使用，降低設(shè)備購置成本。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的一種通用型激光能量功率顯示儀表，它包括模擬電路單元、數(shù)字電路單元及與所述數(shù)字電路單元連接的顯示單元，其特征在于所述模擬電路單元包括通用前置放大器和模擬信號(hào)調(diào)理放大單元，所述前置放大器的數(shù)據(jù)輸入端口接收各種探測(cè)器輸出的信號(hào)，所述前置放大器輸出的信號(hào)輸入到所述模擬信號(hào)調(diào)理放大單元的輸入端；所述數(shù)字電路單元包括中央處理器、分別與中央處理器連接的存儲(chǔ)單元、人機(jī)通信接口和計(jì)算機(jī)接口，以及連接所述模擬電路單元與所述數(shù)字電路單元的A/D轉(zhuǎn)換電路。
所述前置放大器，其包括一開關(guān)，與所述開關(guān)連接的第一級(jí)放大器，所述第一級(jí)放大器的輸出端連接一切換開關(guān)，所述切換開關(guān)連接RC濾波電路，所述RC濾波電路的輸出端連接在后級(jí)放大器的輸入端，所述后級(jí)放大器的輸出端連接所述模擬信號(hào)調(diào)理放大單元的輸入端。
所述RC濾波電路包括一高通濾波器與一低通濾波器，所述切換開關(guān)分別切換導(dǎo)通所述高通濾波器與所述低通濾波器。
所述模擬信號(hào)調(diào)理放大單元包括依序連接的反相放大器A、跟隨器、程控放大器、反相放大器B、峰值保持電路、信號(hào)幅度調(diào)理電路及比較器，所述比較器的輸出端連接所述中央處理器。
所述反相放大器B的參考端還連接有自動(dòng)調(diào)零電路。
所述反相放大器B的反饋端還連接有一與中央處理器連接的增益選擇電路。
采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明由于在模擬電路單元中設(shè)置可靈活配置的通用前置放大器作為數(shù)據(jù)輸入端口接收各種探測(cè)器輸出的信號(hào)，并將所接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電路單元所能接收的信號(hào)模式，保證了輸入信號(hào)的一致性，使得探測(cè)器與顯示儀表相互獨(dú)立，從而簡(jiǎn)化了儀表的設(shè)計(jì)，使本發(fā)明能夠通用于不同類型的探測(cè)器，同時(shí)降低了設(shè)備購置成本。


圖1是本發(fā)明前置放大器原理圖；圖2是本發(fā)明模擬信號(hào)調(diào)理放大單元原理框圖；圖3是本發(fā)明數(shù)字處理單元和人機(jī)接口原理框圖。
具體實(shí)施例方式
為了詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，現(xiàn)舉以下較佳實(shí)施例并配合

下。
本發(fā)明為基于單片機(jī)原理的數(shù)字式通用型激光能量功率顯示儀表，其包括模擬電路單元、數(shù)字電路單元及顯示單元。
其中，模擬電路單元包括通用前置放大器1和模擬信號(hào)調(diào)理放大單元2。由于激光功率探測(cè)器與激光能量探測(cè)器的工作原理各異，為保證本發(fā)明的通用性，適用于各種不同原理工作的探測(cè)器，本發(fā)明在模擬電路單元中設(shè)置可靈活配置的通用前置放大器1作為數(shù)據(jù)輸入端口。
如圖1所示，通用前置放大器1具有一用于切換來自于激光功率探測(cè)器或激光能量探測(cè)器輸出的電流輸入或電壓輸入的傳感器輸入信號(hào)的開關(guān)S7。當(dāng)輸入信號(hào)為電流輸入信號(hào)時(shí)，開關(guān)S7切換至INPUT1，第一級(jí)放大器3相當(dāng)于一個(gè)I/V轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)輸入信號(hào)為電壓輸入信號(hào)時(shí)，開關(guān)S7切換至INPUT2，第一級(jí)放大器3便相當(dāng)于一個(gè)反相放大電路。第一級(jí)放大器3的輸出端連接一用于將第一級(jí)輸出信號(hào)切換至RC濾波網(wǎng)絡(luò)4的切換開關(guān)S8。RC濾波網(wǎng)絡(luò)4包括一高通濾波器與一低通濾波器，若信號(hào)來自于激光能量探測(cè)器，則切換開關(guān)S8切換至高通濾波器，以濾除能量探測(cè)器的直流偏置和低頻漂移。若信號(hào)來自于激光功率探測(cè)器，切換開關(guān)S8便切換至低通濾波器，以濾除耦合到探測(cè)器中的高頻干擾信號(hào)。連接在RC濾波網(wǎng)絡(luò)4之后的后級(jí)放大器5是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正相放大電路，其輸出的信號(hào)輸入到模擬信號(hào)調(diào)理放大單元2的輸入端。
如圖2所示，模擬信號(hào)調(diào)理放大單元包括依序連接的反相放大器A、跟隨器、程控放大器、反相放大器B、峰值保持電路、信號(hào)幅度調(diào)理電路及比較器。通用前置放大器1的輸出信號(hào)，通過反相放大器A改變信號(hào)極性，經(jīng)跟隨器輸入程控放大器，程控放大器采用BURR-BROWN公司的PGA202，是模擬電路的核心部分，通過CPU可程控改變?cè)鲆?、10、100、1000倍，實(shí)現(xiàn)不同量程的轉(zhuǎn)換。程控放大器之后再增加一級(jí)放大電路反相放大器B，主要目的是為了實(shí)現(xiàn)3倍信號(hào)增益，從而使儀表具有1、3、10、30、100、300、1000、3000倍的增益能力，避免了信號(hào)在兩個(gè)10進(jìn)制量程轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)時(shí)測(cè)量的誤差。同時(shí)在反相放大器B的參考端接入自動(dòng)調(diào)零電路，通過CPU采集到本底信號(hào)，并反饋控制調(diào)零電路，改變反相放大器B的參考電位，實(shí)現(xiàn)電路“0”點(diǎn)的自動(dòng)調(diào)整。在反相放大器B的反饋端還連接有一增益選擇電路，它連接中央處理器，按照中央處理器的指令確定增益的倍數(shù)。反相放大器B的輸出信號(hào)輸入至峰值保持電路，該電路用于將經(jīng)放大后的脈沖信號(hào)峰值(正比于輸入能量)保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以便于A/D轉(zhuǎn)換，功率測(cè)量時(shí)該部分電路通過CPU控制進(jìn)入跟隨狀態(tài)，可使連續(xù)信號(hào)直接通過。由于各種探測(cè)器有不同的靈敏度，而后續(xù)處理電路的增益為固定值，因此，為使不同靈敏度的探測(cè)器信號(hào)在放大后均能夠充分利用A/D的分辨精度，又設(shè)計(jì)了信號(hào)幅度調(diào)理電路，對(duì)來自于峰值保持電路的信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)理，使之既能夠使用A/D滿度，又具有相同的量程。比較器接收幅度調(diào)理后的信號(hào)，與設(shè)定的觸發(fā)閾值(約為量程的20％)比較，將比較結(jié)果輸出至CPU，用于脈沖信號(hào)到來的判斷，同時(shí)比較器觸發(fā)閾值的設(shè)置，也可對(duì)一些混雜噪聲信號(hào)的脈沖能量信號(hào)進(jìn)行有效抑制，避免儀表在測(cè)量脈沖能量時(shí)對(duì)噪聲信號(hào)誤測(cè)量。
如圖3所示，數(shù)字電路單元包括中央處理器、分別與中央處理器連接的存儲(chǔ)單元、人機(jī)通信接口及計(jì)算機(jī)接口。中央處理器采用飛利浦(Philips)公司的P89C51RD2單片機(jī)作為主控CPU。該單片機(jī)兼容通用的8051系列單片機(jī)，并在芯片內(nèi)集成了64kEEPROM和768字節(jié)RAM，從而簡(jiǎn)化了電路板設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)集成度。存儲(chǔ)單元采用西科(XICOR)公司的非易失性存儲(chǔ)器X5045，用于存儲(chǔ)各探頭的靈敏度數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，人機(jī)通信接口為中央處理器通過連接總線擴(kuò)展電路與鍵盤譯碼接口電路與鍵盤連接，鍵盤采用導(dǎo)電橡膠鍵盤陣列，使可通過菜單選擇控制整個(gè)儀表。其中總線擴(kuò)展電路采用的芯片型號(hào)為ICL8155，鍵盤譯碼接口電路采用的芯片型號(hào)為74LS21。
本發(fā)明的計(jì)算機(jī)接口為中央處理器通過連接MAX232作為RS232串行接口的驅(qū)動(dòng)芯片，實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通信，使測(cè)量系統(tǒng)可處于PC機(jī)的遙控之下工作。中央處理器還連接有實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器，在本實(shí)施例中采用AD公司的12位中速A/D芯片(轉(zhuǎn)換時(shí)間35μs)AD574作為模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的中介。
顯示單元與中央處理器連接，顯示單元采用圖形點(diǎn)陣式LCD，可以顯示簡(jiǎn)單圖形和不同字體的文本。
綜上所述，本發(fā)明由于在模擬電路單元中設(shè)置可靈活配置的通用前置放大器作為數(shù)據(jù)輸入端口接收各種探測(cè)器輸出的信號(hào)，并將所接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電路單元所能接收的信號(hào)模式，保證了輸入信號(hào)的一致性，使得探測(cè)器與顯示儀表相互獨(dú)立，從而簡(jiǎn)化了儀表的設(shè)計(jì)，使本發(fā)明能夠適用于不同類型的探測(cè)器。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡根據(jù)本發(fā)明的說明書、權(quán)利要求書及附圖所作的等效變換，均應(yīng)包含在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通用型激光能量功率顯示儀表，它包括模擬電路單元、數(shù)字電路單元及與所述數(shù)字電路單元連接的顯示單元，其特征在于所述模擬電路單元包括通用前置放大器和模擬信號(hào)調(diào)理放大單元，所述前置放大器的數(shù)據(jù)輸入端口接收各種探測(cè)器輸出的信號(hào)，所述前置放大器輸出的信號(hào)輸入到所述模擬信號(hào)調(diào)理放大單元的輸入端；所述數(shù)字電路單元包括中央處理器、分別與中央處理器連接的存儲(chǔ)單元、人機(jī)通信接口和計(jì)算機(jī)接口，以及連接所述模擬電路單元與所述數(shù)字電路單元的A/D轉(zhuǎn)換電路。
2.如權(quán)利要求1所述的通用型激光能量功率顯示儀表，其特征在于所述前置放大器，其包括一開關(guān)，與所述開關(guān)連接的第一級(jí)放大器，所述第一級(jí)放大器的輸出端連接一切換開關(guān)，所述切換開關(guān)連接RC濾波電路，所述RC濾波電路的輸出端連接在后級(jí)放大器的輸入端，所述后級(jí)放大器的輸出端連接所述模擬信號(hào)調(diào)理放大單元的輸入端。
3.如權(quán)利要求2所述的通用型激光能量功率顯示儀表，其特征在于所述RC濾波電路包括一高通濾波器與一低通濾波器，所述切換開關(guān)分別切換導(dǎo)通所述高通濾波器與所述低通濾波器。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的通用型激光能量功率顯示儀表，其特征在于所述模擬信號(hào)調(diào)理放大單元包括依序連接的反相放大器A、跟隨器、程控放大器、反相放大器B、峰值保持電路、信號(hào)幅度調(diào)理電路及比較器，所述比較器的輸出端連接所述中央處理器。
5.如權(quán)利要求4所述的通用型激光能量功率顯示儀表，其特征在于所述反相放大器B的參考端還連接有自動(dòng)調(diào)零電路。
6.如權(quán)利要求4所述的通用型激光能量功率顯示儀表，其特征在于所述反相放大器B的反饋端還連接有一與中央處理器連接的增益選擇電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光能量功率顯示儀表，它包括模擬電路單元、數(shù)字電路單元及與所述數(shù)字電路單元連接的顯示單元，其中所述模擬電路單元包括通用前置放大器和模擬信號(hào)調(diào)理放大單元，所述前置放大器的數(shù)據(jù)輸入端口接收各種探測(cè)器輸出的信號(hào)，所述前置放大器輸出的信號(hào)輸入到所述模擬信號(hào)調(diào)理放大單元的輸入端；所述數(shù)字電路單元包括中央處理器、分別與中央處理器連接的存儲(chǔ)單元、人機(jī)通信接口和計(jì)算機(jī)接口，以及連接所述模擬電路單元與所述數(shù)字電路單元的A/D轉(zhuǎn)換電路。本發(fā)明可與各種探測(cè)器配合使用，降低設(shè)備購置成本。
文檔編號(hào)G01J1/02GK1786677SQ20051010800
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者錢煥文, 馬沖, 楊在富, 孫之旭, 楊景庚, 單清, 孫志輝 申請(qǐng)人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所, 中國計(jì)量科學(xué)研究院