專利名稱：高密度大靶面探測器陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電探測領(lǐng)域，特別適用于探測紅外光經(jīng)大氣傳輸后 光場的高密度大靶面探測器陣列。
背景技術(shù)：
一般來說，探測器排列陣列面越大，電路設(shè)計(jì)的難度就越大，風(fēng)
險(xiǎn)也就越高；而且如果陣列過大，電路板一次加工成功也比較困難。 若把整個(gè)靶面劃分為若干個(gè)小的模塊，上述問題便得以解決首先， 減小了電路設(shè)計(jì)的難度，降低了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。若把整個(gè)電路做在一塊電 路板上，不但電路設(shè)計(jì)難度大，而且電路板也不易加工，電路的穩(wěn)定 性無法得到保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高密度大靶面探測器陣列，將探測器集 中于模塊上，多個(gè)模塊再集合成探測測器陣列，這樣，便于檢查電路， 更換其中的損壞部份，電路的穩(wěn)定性也有很大提高。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
高密度大靶面探測器陣列，其特征在于在一個(gè)框架上安裝若干個(gè) 探測器陣列模塊，每個(gè)探測器陣列模塊是在一塊電路板上印刷有多個(gè) 探測器構(gòu)成陣列，每個(gè)探測器的輸出端接入放大器，放大器輸出信號(hào) 接入采樣保持電路，采樣保持電路的輸出信號(hào)輸出線接入模擬開關(guān)， 模擬開關(guān)的信號(hào)輸出接入到數(shù)據(jù)采集卡，采集卡信號(hào)輸出接入到計(jì)算
機(jī)，單片機(jī)有控制信號(hào)線接入與模擬開關(guān)的控制端，有地址與控制信 號(hào)線接入到探測器陣列，數(shù)據(jù)采集卡有同步信號(hào)輸入到單片機(jī)。
所述的探測器陣列模塊共十六個(gè)，在框架上按4*4排列，每個(gè)探 測器模塊中有六十四個(gè)探測器，按8*8排列。
把耙面分成若干個(gè)模塊，每個(gè)模塊上的電路除了部分電阻阻值不 同外，其他部分基本一樣，設(shè)計(jì)筒單，并且調(diào)試也比較方^更。即便是 某一個(gè)模塊壞掉，只需換掉該模塊而不會(huì)影響其他模塊。其次，降低 了設(shè)備的制造成本。這種設(shè)備所用探測器造價(jià)高，并且不同的探測器 個(gè)體差異也比較大，在構(gòu)成探測陣列的時(shí)候要盡量選擇特性較為 一致 的探測器，這樣才能使外界條件對(duì)整個(gè)靶面探測器的影響趨于一致。 若將靶面做成一塊，需要選擇出安裝整個(gè)靶面所需數(shù)量的性能參數(shù)相 似的探測器。由于探測器的參數(shù)離散分布，選擇出大量性能參數(shù)相近 的探測器需要購買更多的探測器，剩余的部分就被閑置。模塊化設(shè)計(jì) 只需要購置靶面所需數(shù)量的探測器，每個(gè)模塊所需探測器數(shù)量相對(duì)較 少，只要挑取性能參數(shù)一致的單個(gè)模塊所需數(shù)量的探測器即可，不同 模塊之間探測器的參數(shù)可以不同。這樣便減少了閑置的探測器數(shù)量， 降低了成本。最后，模塊化設(shè)計(jì)的探測器陣列制造起來也比較簡單， 而且可靠性高，即便以后出現(xiàn)問題，也只需要在對(duì)應(yīng)的模塊中查找， 維護(hù)起來比較方便。
耙面的規(guī)才各為100cm*100cm，整個(gè)靶面被分為16個(gè)24cm*24cm 的探測模塊，每個(gè)模塊上有64個(gè)探測器，共有1024個(gè)探測單元。
在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，首先把模擬電路和與控制有關(guān)的數(shù)字電路分
開放置，這樣可以有效的避除模擬和數(shù)字電路之間的相互干擾。其次， 對(duì)于比較復(fù)雜的控制電路要獨(dú)立放置，這種布局既可以保證在調(diào)試時(shí) 只在控制模塊上做改動(dòng)而不涉及其他模塊，又有利于設(shè)備的功能擴(kuò) 展。最后，在每個(gè)模塊內(nèi)，只放置前級(jí)放大電路，用于把探測器輸出
的微弱信號(hào)放大到所需要的程度，這樣做原因有二第一，這樣做可 以盡量縮短探測器到放大器之間的距離，減少了傳輸過程中對(duì)探測器 輸出的微弱信號(hào)的衰減，而且也降低了產(chǎn)生干擾的可能；第二，前級(jí) 電路技術(shù)已經(jīng)成熟， 一旦確定下來，在調(diào)試時(shí)就基本上不需要對(duì)各個(gè) 模塊逐一做什么改動(dòng)，進(jìn)一步減小了調(diào)試的工作量。


圖1:本發(fā)明探測器位置示意圖。
圖2:本發(fā)明模塊裝配圖。
圖3:本發(fā)明各模塊內(nèi)連線。
圖4:本發(fā)明各個(gè)探測器放大電路。
圖5:本發(fā)明原理圖。
具體實(shí)施例方式
單元內(nèi)探測器的排列方式如附圖1所示，模塊是由8行8列共 64個(gè)探測器組成的探測陣列，每個(gè)模塊內(nèi)的64個(gè)探測器要挑選特性 較為接近的，這樣可以使外界條件對(duì)陣列內(nèi)探測器的影響趨向一致， 便于對(duì)模塊進(jìn)行調(diào)試。這樣做還有一個(gè)原因由于各個(gè)探測器特性有 所差異，所以各個(gè)模塊都并非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，這樣挑選傳感器可以使各模 塊特性近似一致，便于用同一裝置對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試，從而降低了
探測器陣列的機(jī)械裝配圖如附圖2所示。通過固定支架可以把整 個(gè)陣列固定到某載體上，通過傳動(dòng)裝置去調(diào)整陣列面的俯仰至所需要 的角度。
探測器輸出的微弱信號(hào)需經(jīng)過如附圖3所示的放大電路放大后 才能被后面的電路使用。在放大電路中，探測器相當(dāng)于一個(gè)阻值隨光 照強(qiáng)度變化而變化的電阻，光照射時(shí)，探測器阻值變化，從而造成探 測器和電阻R的分壓比發(fā)生變化，因此可以通過測定方文大器輸出電壓 的變化來反映光強(qiáng)的變化。
在模塊內(nèi)，探測器信號(hào)經(jīng)放大器后的框圖如附圖4所示。輸出的 信號(hào)先送入采樣保持器，然后再送入八路^t擬開關(guān)。八路it擬開關(guān)就 是八^各開關(guān)，可以通過他的三個(gè)控制端選通8個(gè)中的任何一個(gè)，所以 每八個(gè)探測器可以共用一個(gè)。每個(gè)模塊用8個(gè)8路模擬開關(guān)。模擬開 關(guān)和采樣保持器均由單片機(jī)控制。8個(gè)模擬開關(guān)的輸出接在一起即為 附圖5中的從每個(gè)模塊中引出的數(shù)據(jù)線。
附圖5顯示的是各個(gè)模塊的連接和控制。單片機(jī)的工作狀態(tài)由數(shù) 據(jù)采集卡發(fā)出的同步信號(hào)控制。對(duì)于每個(gè)模塊，其上面的64個(gè)探測 器都可以通過單片機(jī)進(jìn)行尋址。方法如下首先單片機(jī)通過"控制信 號(hào)線"發(fā)送信號(hào)給模擬開關(guān)，該信號(hào)決定了選中陣列中的哪個(gè)模塊； 然后，單片機(jī)再通過"地址及控制信號(hào)線，，控制每個(gè)模塊內(nèi)的模擬開 關(guān)，從而選中某一個(gè)探測器，這樣探測器的數(shù)據(jù)先后經(jīng)過放大器—采 樣保持器—模塊內(nèi)模擬開關(guān)—外部模擬開關(guān)—數(shù)據(jù)采集卡，至此便完成了對(duì)一個(gè)探測器的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。
陣列內(nèi)各個(gè)探測器的尋址，是通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。在每個(gè)模塊 內(nèi)，同一行探測器的地址是連續(xù)的，但是不同行之間的地址不是連續(xù)
的，即編排地址時(shí)并不是把每個(gè)模塊的64個(gè)探測器地址順序編排完 畢后再順序遍其他模塊的探測器的地址，而是從左至右先編排由16 個(gè)模塊組成的整個(gè)陣列的第一行32個(gè)探測器，然后是整個(gè)陣列的第 二行，依次類推。例如在整個(gè)陣列第一行的四個(gè)模塊中，模塊一的 第一行的8個(gè)探測器從左至右地址依次為0到7,模塊二的第一行的 8個(gè)探測器從左至右地址依次為8到15;模塊三的第一行從左至右依 次為16到23;模塊四的第一行從左至右依次為24到31,這樣陣列 中的第一行探測器地址編排完畢，接著再編排整個(gè)陣列的第二行，依 次類推便實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)陣列所有探測器的尋址。這樣的地址編排方式 使采集到的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的行和列嚴(yán)格的與探測器陣列 的行與列對(duì)應(yīng)了起來，看起來更加直觀，而且在調(diào)試和維護(hù)的時(shí)候能 夠很方便地定位到所要找的探測器的位置。
權(quán)利要求
1、高密度大靶面探測器陣列，其特征在于在一個(gè)框架上安裝若干個(gè)探測器陣列模塊，每個(gè)探測器陣列模塊是在一塊電路板上印刷有多個(gè)探測器構(gòu)成陣列，每個(gè)探測器的輸出端接入放大器，放大器輸出信號(hào)接入采樣保持電路，采樣保持電路的輸出信號(hào)輸出線接入模擬開關(guān)，模擬開關(guān)的信號(hào)輸出接入到數(shù)據(jù)采集卡，采集卡信號(hào)輸出接入到計(jì)算機(jī)，單片機(jī)有控制信號(hào)線接入與模擬開關(guān)的控制端，有地址與控制信號(hào)線接入到探測器陣列，數(shù)據(jù)采集卡有同步信號(hào)輸入到單片機(jī)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度大靶面探測器陣列，其特征在于 所述的探測器陣列模塊共十六個(gè)，在框架上按4*4排列，每個(gè) 探測器模塊中有六十四個(gè)探測器，按8*8排列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高密度大靶面探測器陣列，是在一個(gè)框架上安裝若干個(gè)探測器陣列模塊，每個(gè)探測器陣列模塊是在一塊電路板上印刷有多個(gè)探測器、采樣保持電路構(gòu)成陣列，采樣保持電路的輸出信號(hào)輸出線接入模擬開關(guān)，模擬開關(guān)的信號(hào)輸出接入到數(shù)據(jù)采集卡，單片機(jī)有控制信號(hào)線接入與模擬開關(guān)的控制端。將探測器集中于模塊上，多個(gè)模塊再集合成探測測器陣列，這樣，便于檢查電路，更換其中的損壞部分，電路的穩(wěn)定性也有很大提高。
文檔編號(hào)G01J1/44GK101183024SQ20071019127
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者楓 何, 侯再紅, 毅 吳, 秦來安, 譚逢富 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所