高精度激光器温度检测系统的设计

设计了一个以AD7793芯片和热敏电阻为核心的高精度温度采集电路,检测结果通过SPI接口实现数据串行同步通信。以TMS320F2812为核心处理器,对采集数据进行快速数字滤波处理并将数据转换为温度值进行液晶显示。实验结果表明:高精度激光器温度检测系统能够实现对环境温度的实时检测,温度检测精度在0.2%以内。

应用于半导体激光器的高精度温控系统设计

面向半导体激光器温控系统的高精度、高速与高集成化的需求,设计了一款高精度、快速响应、高集成化、低成本的数模混合架构温控系统。该系统以FPGA为控制核心,硬件部分包括由三线制惠斯通电桥、仪表放大器、模数转换器组成的温度信号采集与调理模块,全桥降压电路驱动模块,热电制冷器模块等。针对热敏电阻和电桥的非线性误差,提出了一种可变控温零点的温度信号调理方法,该方法基于迭代与多目标最优化算法,提高了控温精度,同时降低了仪表放大器与模数转换器的指标要求,从而降低了系统成本。针对温度滞后大、延迟高的特点,控温策略采用了抗饱和积分的PID(AWPID)自动控制方法,从而降低超调,加快收敛速度。测试结果表明,该温控系统在-45~75℃的温度范围内,实现了±0.02℃的控温精度,相较于固定控温零点的温控系统最大0.1951℃的控温精度提高了89.7%。与传统PID控制算法相比,AWPID控制算法将超调从9.13%降低到1.5%,将稳定时间从41 s降低到30 s。稳定性测试表明,该温控系统能够在长时间内保持±0.02℃的控温精度,满足稳定性要求。该系统具有高精度、快速响应、高集成化、低成本的特点,为半导体激光器的复杂应用场景提供了高精度的温度保障。

高精度半导体激光器温控电路的设计与实现

半导体激光器对于工作温度有着及其严格的要求,半导体激光器的阈值电流、输出光功率和波长会随着温度的变化而产生剧烈变化。为保证半导体激光器的正常工作,设计了一种以单片机为控制核心的温度控制电路,其中包括由电流源和仪表放大芯片组成的温度采集电路和由功率芯片组成的热电制冷器(TEC)驱动电路。通过比例-积分-微分(PID)算法输出两路不同占空比的脉冲宽度调制信号对TEC驱动电路进行控制,并提出降低脉冲宽度调制信号频率来提高TEC驱动电路输出电压调制精度的方法提升电路控温性能。搭建了基于STM32F103CBT6的半导体激光器温度控制电路,验证实验方法的可行性。实验结果表明,当环境温度在20℃~50℃时,该电路可实现其在设定温度±0.01℃范围内的稳定控制。

基于ADRC的高精度红外热成像仪温度控制系统设计

为了可以更加精准地控制红外热成像仪温度,设计一种基于ADRC的高精度红外热成像仪温度控制系统;由系统供电模块、探测器驱动模块、模数转换模块、视距估算模块、视频信号处理模块、外部存储模块、以太网传输模块和温度控制模块组成温度控制系统;利用自抗扰控制设计一种单轴控制器,将由时延带来的不确定性建模作为系统综合扰动的一部分,对扩张状态观测器以及总和扰动展开估计,同时在前馈通道对其展开补偿,消除时延对控制器产生的影响,将控制器应用于红外热成像仪温度控制中,获取高精度的红外热成像仪温度控制结果;通过实验分析证明,设计系统的帧频、响应波段、启动时间、供电范围和功耗测试结果分别为55 Hz、11μm、3.4 s、12 VDC和0.56 W,具有良好的红外热成像仪温度控制性能,可以满足提取高质量的红外图像的要求。

激光器高精度温度控制系统的研究

为使激光器发出的波长准确、稳定,设计并实现了一个激光器高精度温度控制系统。给出系统的软硬件设计,利用抗积分饱和PID算法对温度进行高精度控制。实验结果表明:系统温度控制精度为±0.008℃,调整时间小于30s,满足气体检测对激光器温度控制的要求。

煤矿氧气检测高精度VCSEL驱动及温控电路设计

为解决当前常用煤矿氧气检测仪器易受交叉气体干扰且功耗大的问题,基于GD32F303RCT6微控制器和ADN8834热电冷却控制器,设计了一种软启动开关电路控制的垂直腔面发射激光器(Vertical-cavity Surface-emitting Laser,VCSEL)高精度驱动及温控电路。驱动电路中,高频正弦波信号和低频锯齿波信号叠加的二进制数据由微控制器产生,经信号发生电路、电压电流转换电路转化成VCSEL高精度驱动电流信号;温控电路中,设计基于比例积分微分(Proportional Integral Differential,PID)补偿电路和数模转换控制器(Digital to Analog Converter,DAC)目标温度控制电路实现激光器温度自动调节。测试结果表明:驱动电路的电流输出区间为0.680~1.360 mA;锯齿波频率误差小于0.5%,正弦波频率误差小于0.1%;氧气吸收峰扫描精度高达0.07 pm,对应电流扫描精度为0.12μA;温控电路的温度控制精度为±0.012℃。满足了可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)煤矿氧气检测应用需求。

高精度电流、温度控制器在半导体激光器中的应用

讨论一种大功率激光器控制器的设计方案 ,它能够对激光器提供一个稳定的受控电流 ,并能实时监视、控制激光器的温度 ,以达到保护激光器的目的。以MCS - 5 1单片机为核心的控制器实现了对系统的精确控制 ,对电流的控制达到毫安级 ,温度可达 0 .1℃。

宽温度范围下多通道高精度模拟量输出板卡设计

针对无人机综合测试领域对复杂温度环境下模拟量信号输出的精度以及通道数量的需求,设计了一种宽温度范围下多通道高精度模拟量输出板卡。系统采用FPGA作为主控单元,使用分辨率为16位的D/A转换器AD5372,利用DS18B20温度传感器实时监测系统工作温度,进行模拟量输出的温度校准,最终实现在0~85℃条件下精准输出64路模拟量信号,输出范围在-10~10 V。为提高通用性和标准性,系统支持千兆以太网、LVDS、RS4223种数据通讯接口,并配备上位机软件实现人机交互。经实际工程验证,在0~85℃条件下输出的模拟量信号误差均在±0.5 mV以内,符合系统设计指标,为无人机测试领域产生多通道高质量的模拟量信号提供了成熟可靠的工程化解决方案。

基于计算流体力学的高精度温度控制实验室优化研究

为了解决某高精度温度控制实验室的室内温度波动幅度过大的问题,提出了3类优化设计方案,并采用数值模拟预测各方案所能达到的效果。3类方案分别通过降低空调送风温度的波动幅度、改善围护结构的保温性能、优化风口的布置情况提高实验室的温度控制精度。结果表明降低送风温度波动幅度是减小室内温度波动幅度效果最明显的方案,而优化风口布置是提高室内温度均匀性的最佳方案。本研究可为有高精度温度控制要求建筑的建设方案设计提供参考。

基于单片机控制的高精度多点温度检测显示系统

介绍了以DS18B20新型数字温度传感器、AT89S52单片机、TS12864液晶显示模块为主体构建的多点温度检测显示系统。说明了系统硬件电路、系统主程序与各模块子程序的设计以及基于PORTEUS软件的仿真与调试等。该系统具有硬件接口电路简单、转换精度高、抗干扰能力强、显示结果清晰稳定、成本低等显著优点。

基于冷镜式原理的高精度露点温度检测系统设计

为了实现对露点温度的精密测量,设计了一种基于冷镜式原理的高精度露点温度检测系统。硬件部分主要设计了铂电阻测温电路、温度采集电路等。运用冷镜式露点温度检测方法,同时采用铂电阻测温电路的设计,实现了对露点温度的精密测量。实验结果表明,该系统稳定性好、测量精度优于±0.5℃。

基于高精度数字温度传感器测试系统及建模仿真

本文针对高精度温度传感器测温效率低,提出了一种高精度批量测温系统及其测试方法,且具有多芯测试能力。针对铂电阻PT100测试精度低,提出了分类法、二分扫描法、逐次逼近法对铂电阻PT100进行校准,校准后在-65℃~145℃温度区间最大测温误差值由0.412℃变为0.021℃,测温精度提升94.9%。同时建模仿真了系统的稳定性、测温时间和测温精度,首先对恒温装置外壁到内壁和内部腔体冷流体的对流换热进行传热学建模,仿真结果表明恒温装置只需75.2 s便能够达到热平衡;接着对待测电路发热、基座散热、校准后铂电阻进行综合热仿真建模,仿真结果表明系统测温精度可达0.016℃;最后对几款经典高精度温度传感器的外温和内温进行测试验证,结果表明系统能够对0.031℃测温精度的温度传感器进行测试,系统能够很好满足测温需求。

浅析高精度VCSEL红外激光器自动温控系统设计

依附于半导体致冷器的温控原理,分析了以半导体致冷器ADN8831为基础的温控系统电路设计,在此基础上匹配于实际,对垂直腔表面发射型红外激光器在温控环境中的工作情况与温控水平予以测试。结果显示:垂直腔表面发射型红外红外激光器在温控环境中工作状态平稳,且性能不受影响;而我们研发的自动温控系统具有一定的控制精度,超过0.01摄氏度,同时有较快的响应速率,适用于垂直腔表面发射型红外激光器的温控要求。

高精度RTD温度检测系统设计

为了满足温度检测的精度要求,设计了一种基于电阻式温度检测器(RTD)电路的高精度温度检测系统。介绍了以dsPIC30F芯片为核心的整体硬件设计方案及软件设计思想,实际的调试及运行表明,此系统的温度检测精度高,抗干扰能力强,体积小,能实现6位半LED显示输出功能,具有很强的实用价值。

高精度垂直腔面发射激光器自动温控系统设计

依附于半导体致冷器的温控原理,分析了以半导体致冷器ADN8831为基础的温控系统电路设计,在此基础上匹配于实际,对垂直腔面发射激光器在温控环境中的工作情况与温控水平予以测试。结果显示:垂直腔面发射激光器在温控环境中工作状态平稳,且性能不受影响;而我们研发的自动温控系统具有一定的控制精度,超过0.01摄氏度,同时有较快的响应速率,适用于垂直腔面发射激光器的温控要求。

高精度冻土层温度梯度检测系统的设计

针对冻土层对温度梯度高精度自动检测的需求,设计了一种高精度低功耗温度梯度自动检测系统。选取性能稳定的恒流源REF200与四线制接法的铂电阻Pt100构成系统的温度检测单元,通过MSP430单片机控制CPLD与多路开关集成电路,实现了温度检测点的自动切换,完成温度梯度信号的自动检测,通过GPRS数据传输技术,使获取的现场温度梯度数据可以实现远程实时调用。经实验室模拟试验,采集数据经专用算法优化处理后,温度单点检测精度可达到±0.1℃。

一种电源管理芯片的高精度过温保护电路设计

电源管理芯片在超过可承受温度范围工作时会对自身造成不同程度的损坏,过温保护电路对提高该类芯片的可靠性和鲁棒性具有重要作用。文中设计了一种具有温度过高关断和温度过低提醒等双重功能的高精度过温保护电路。利用正、负温度系数电压对芯片温度进行实时检测,并与带隙基准电路输出端的不同基准电压分别进行比较得到4个逻辑翻转点,进而通过高精度比较器电路和迟滞逻辑电路处理后,输出迟滞逻辑信号来控制芯片的工作状态或进行温度过低提醒。基于0.18μm BCD(Bipolar-Complementary Metal Oxied Semiconductor-Double diffused Metal Oxide Semiconductor)工艺设计并完成了相关仿真验证,仿真结果表明,在电源电压范围为3.0~5.5 V时,该电路输出端的迟滞逻辑翻转信号对应的温度阈值最大偏移量在0.3℃以内,具备较高的精度,可广泛集成于各种需要过温保护功能的电源管理芯片。

面向混沌激光器的高精度温控与驱动电路设计

为实现对混沌激光器温度与注入电流的高精度调节与控制,设计并制作了一套面向混沌激光器的高精度温控与直流驱动电路系统.该系统主要包括温度控制模块、直流驱动模块及上位机控制模块3部分.温度控制模块采用高控温精度的ADN8830作为主控芯片,通过设计温度补偿网络和功率放大电路,构成完整的闭环温度控制结构.直流驱动控制模块采用ADN2830作为主控芯片,结合高精度数字电位计设计串联和并联电阻电路,实现对激光器注入电流的精确控制.上位机控制模块采用串口通信方式实现对电路系统的整体控制,并利用LabVIEW语言开发了上位机自动控制系统.实验验证,电路系统温度控制精度可达0. 01℃,电流控制精度可达0. 01 mA,完全满足混沌激光器稳定运行的要求.

基于AD7888的高稳定度激光器多路监测系统的设计

在高稳定度激光器的研制中，实时监测激光器的工作状态是需要重点关注的问题。本系统实现了高稳定度激光器温度控制系统、激光管工作电流、工作电压、激光器光功率的实时精确监测，以及激光器工作状态数据的存储和数据串行上传的功能。其中电流设定值和实际工作电流的观测可以更好地确定激光器的工作状态。系统结构图如图1所示。

半导体激光器温度控制研究

温度对半导体激光器的特性有很大的影响。为了使半导体激光器输出功率稳定,必须对其温度进行高精度的控制。利用PID控制网络设计了温控系统,控制精度达到±0.01℃,与无PID控制网络相比,极大的提高了系统的瞬态特性,并且试验发现采用带有温控系统的半导体激光器的输出功率稳定性比没有温控系统的输出功率得到显著改善。