寬動態(tài)范圍微弱光電信號檢測系統(tǒng)

黃書佳,韓 軍,孔英秀, 王天澳

(西安工業(yè)大學(xué) 光電工程學(xué)院，西安 710000)

0 引言

探測器經(jīng)過幾十年來無數(shù)科學(xué)家的研究，當(dāng)前正朝著全天侯、多波段、一體化的方向發(fā)展，全天侯工作的探測器，工作在照度變化極大的環(huán)境下，如何準(zhǔn)確快速的進(jìn)行信號測量采集，得到探測器實(shí)際工作中的響應(yīng)數(shù)據(jù)，對進(jìn)一步應(yīng)用相關(guān)探測器進(jìn)行系統(tǒng)性產(chǎn)品的研發(fā)奠定著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，但現(xiàn)有的寬動態(tài)范圍測量研究，因?yàn)闃?gòu)建寬動態(tài)照度范圍環(huán)境難，測量過程中噪聲過大等問題，很多僅僅達(dá)到0.5 lx[1]，于斌等人的研究實(shí)現(xiàn)0.1～10 lx范圍內(nèi)的檢測[3]，但依然無法滿足實(shí)際應(yīng)用中寬動態(tài)低照度的信號檢測。

所以本測量采集系統(tǒng)主要針對工作在寬動態(tài)，特別是低照度下的探測器展開研究，系統(tǒng)以半導(dǎo)體激光器為光源，利用光敏二極管作為光電探測器，以斬波器和鎖相放大器為核心部件搭建光電檢測系統(tǒng)，研究過程中重點(diǎn)關(guān)注雜散光噪聲和電路噪聲對探測器信號輸出的影響，通過相關(guān)檢測的處理手段，實(shí)現(xiàn)了工作在寬動態(tài)照度范圍下探測器輸出信號的準(zhǔn)確測量。

1 光電檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作原理

光電檢測系統(tǒng)框圖如圖1所示，系統(tǒng)工作原理為光電探測器在光源垂直入射光敏面時(shí)，器件內(nèi)部經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后，輸出響應(yīng)光電流，將光電流接入跨阻放大電路進(jìn)行I-V轉(zhuǎn)換并放大，經(jīng)過噪聲處理后輸出，最后由FPGA驅(qū)動采集電路采集輸出信號，F(xiàn)PGA與電腦選用串口通信，采集到的數(shù)據(jù)在上位機(jī)端實(shí)時(shí)顯示。

圖1 光電檢測系統(tǒng)框圖

接收光學(xué)系統(tǒng)的存在是為了改善探測系統(tǒng)的性能，盡可能的將光信號收集到探測器光敏面上，除了增加探測光敏面積，往往在光源與探測器之間搭建前設(shè)計(jì)出適宜的接受光學(xué)系統(tǒng)。光源經(jīng)接收光學(xué)系統(tǒng)后，光信號頻率完成了調(diào)制，并且使光源發(fā)出的光束直徑盡可能與所用光電探測器的光敏面相匹配，本研究設(shè)計(jì)的光路系統(tǒng)框圖如圖2所示，半導(dǎo)體激光器上電之后，激光光源發(fā)出的準(zhǔn)直光線先經(jīng)過擴(kuò)束和濾光操作，然后通過調(diào)節(jié)光闌大小進(jìn)行空間濾波，使光束直徑與探測器有效光敏面相匹配，再運(yùn)用光學(xué)斬波器進(jìn)行光源的頻率調(diào)制，經(jīng)過五五分光鏡分成兩束強(qiáng)度相同的光，通過衰減片可以調(diào)節(jié)出我們所需的低照度光，經(jīng)過調(diào)節(jié)后的光分別垂直照射，位于分光鏡距離相同的照度計(jì)與探測器上。

圖2 光路系統(tǒng)框圖

按照上述設(shè)計(jì)的接收光學(xué)系統(tǒng)框圖進(jìn)行實(shí)物搭建，如圖3所示，所有的光學(xué)器件均放置在同一個(gè)光學(xué)平臺下，保證在同一水平高度。

圖3 實(shí)物系統(tǒng)平臺

2 光電探測器噪聲分析抑制及信號處理

在對目的信號測量過程中觀察到，采集系統(tǒng)除采集到有用信號之外，總會受到一些無用信號的干擾，分析可知，這些噪聲主要是背景噪聲，器件噪聲，電路系統(tǒng)噪聲[12]，例如光電探測器中的光電子隨機(jī)起伏的干擾，激光光源在傳輸過程中受到通道和背景光的影響；光電轉(zhuǎn)換完成后，需要對復(fù)合的微弱電信號進(jìn)行放大，在對目的信號放大的同時(shí)，也會將噪聲一并放大，無疑引入了放大器的干擾等；在進(jìn)行微弱信號測量時(shí)，這些噪聲的影響是不可忽略的，要想提高探測器探測性能，就要把淹沒于數(shù)倍噪聲的光信號精準(zhǔn)提取出來。

在對光電檢測理論研究過程中，不難發(fā)現(xiàn)光電檢測電路存在的噪聲，在此次研究中，著重關(guān)注散粒噪聲與熱噪聲的影響。

熱噪聲產(chǎn)生機(jī)理是由導(dǎo)電材料中載流子不規(guī)則熱運(yùn)動而引起材料兩端的電壓或電流隨機(jī)起伏，可表示為：

(1)

式中,k為玻耳茲玻常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，R是器件電阻值，Δf為所取得通帶寬度。

散粒噪聲是PN結(jié)中載流子通過結(jié)區(qū)產(chǎn)生的隨機(jī)起伏，用公式可表示為：

(2)

式中,q為電子電量，I為器件的輸出平均電流，Δf為所取的帶寬。

在實(shí)際測量前，要清晰對系統(tǒng)性能有了解，不僅要掌握接收光學(xué)系統(tǒng)可提供的照度范圍，還要計(jì)算出光電探測器能探測到的最小入射光功率，一般去計(jì)算噪聲等效功率后，便可估算探測器最小接收光功率數(shù)值，因?yàn)樵肼暤刃Чβ示褪翘綔y器信噪比為1時(shí)的最小輸入光功率，一般簡寫為:

(3)

I是入射到光探測器上的光強(qiáng)，Sd是光探測器的光敏面積，Vs是光電探測器輸出的信號電壓均方根值，VN是光探測器的噪聲電壓均方根值。

本系統(tǒng)以濱松公司光電二極管型號為S2386-5K作為探測核心器件，在不加偏壓且處于室溫下，其平均暗電流為5 nA，在650 nm波長附近的靈敏度為0.42 A/W，有效光敏面積約為5.44 mm2(2.33×2.33 mm)。實(shí)驗(yàn)過程中，采用光電二極管作為探測器，根據(jù)其頻響特性知其調(diào)制頻率不應(yīng)太大，選擇小于2 kHz為宜[2]，因此系統(tǒng)中選擇調(diào)制信號頻率為f=1 kHz，f0=0 Hz，光電探測器測量頻帶寬可近似為式：

Δf=f-f0=1 kHz

(4)

當(dāng)被測光信號十分微弱時(shí)，光電流產(chǎn)生的散粒噪聲可以忽略，計(jì)算噪聲等效功率時(shí)可以只考慮暗電流產(chǎn)生的散粒噪聲[1]，由此計(jì)算得散粒噪聲均方電流為6.1×10-25A2，則最小可探測光功率NEP=17.8×10-12W，已知有效光敏面積，最小探測照度亦可計(jì)算出。

研究中選用的激光器對其實(shí)際工作中的性能測試，其能提供的照度范圍為0.005～120 lx，滿足本次研究的實(shí)驗(yàn)條件。

2.1 跨阻放大電路模塊

為了能夠?qū)斎胄盘杽討B(tài)范圍較大時(shí)的小信號和大信號都實(shí)現(xiàn)無失真放大,基于全天時(shí)硅光探測的基礎(chǔ)上等效電路模型, 采用負(fù)反饋降低輸入阻抗結(jié)構(gòu)，在結(jié)合實(shí)際研究中光電流寬動態(tài)輸入需求,設(shè)計(jì)了一種在輸入信號頻率為時(shí),輸入電流信號范圍在低至,高至且輸出無失真的跨阻放大電路如圖4所示，滿足硅光探測寬動態(tài)信號前置放大處理。設(shè)計(jì)的跨阻放大電路模塊，實(shí)際測量中測得極限輸入?yún)?shù)范圍：10 ρA到2 mA范圍內(nèi)都可完成對電流的放大。

圖4 跨阻放大電路原理圖

2.2 鎖相放大電路模塊

探測器輸出的信號中含有多種噪聲, 因此在對其動態(tài)信號進(jìn)行AD采集之前應(yīng)對信號進(jìn)行調(diào)理[7]，鎖相放大器主要由信號通道、參考通道、相敏檢波器以及輸出電路為主要部分組成，主要針對交變信號進(jìn)行信號處理。利用鎖相放大器中的信號相關(guān)原理，對有序的周期信號和雜亂無章的噪聲信號進(jìn)行相乘和積分處理后，將湮沒于噪聲中的有用微弱信號檢測出來，達(dá)到通過互相關(guān)運(yùn)算削弱噪聲影響的目的。

以圖4進(jìn)行說明檢測原理，待檢測信號X(t)，同周期同頻率的參考信號為Y(t)，對混有噪聲的信號X(t)作互相關(guān)處理，圖中Y(t)為參考信號，經(jīng)過延遲電路后變?yōu)閅(t-τ)，將Y(t-τ)與待測信號同時(shí)輸入乘法器進(jìn)行乘法運(yùn)算，再經(jīng)過積分運(yùn)算，由于絕大部分噪聲與參考信號Y(t-τ)是不相關(guān)的，所以在輸出端得到X(t)與Y(t)的互相關(guān)函數(shù)，最后輸出的信號只保留與參考信號相關(guān)的信號部分，絕大部分噪聲卻被抑制掉[2]，互相關(guān)理論函數(shù)為公式(5)所示：

(5)

從公式中可計(jì)算出，只要積分時(shí)間夠長，可以實(shí)現(xiàn)徹底噪聲抑制，但在實(shí)際測量中，由于測量時(shí)間會有所限制，所以完全實(shí)現(xiàn)零噪聲是很難實(shí)現(xiàn)的。

鎖相放大電路采用互相關(guān)檢測原理來實(shí)現(xiàn)對微弱信號的檢測，通過待測信號中的有用信號和參考信號互相關(guān)的原理，經(jīng)過相敏檢波器的相關(guān)運(yùn)算和低通濾波器的濾波作用[5]，由于在眾多噪聲中也會存在相關(guān)的一部分信號，噪聲信號與參考信號的互相關(guān)函數(shù)積分后不一定為零，從而經(jīng)過相關(guān)檢測處理，輸出信號也一定會避免不了細(xì)微誤差。

根據(jù)AD630芯片手冊可了解到，它的信號處理包括平衡調(diào)制和解調(diào)，正交與相敏檢波，鎖相放大等功能，根據(jù)項(xiàng)目需求靈活配置，內(nèi)部采用高精度薄膜電阻并集成補(bǔ)償電容,只需要芯片管腳間連接即可穩(wěn)定工作在閉環(huán)增益上。不僅如此，它還允許設(shè)計(jì)者使用外部反饋，實(shí)現(xiàn)高增益或者復(fù)雜轉(zhuǎn)換的反饋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，滿足應(yīng)用者其它要求功能。圖5為本次研究中使用AD630配置的鎖相放大電路原理圖。

圖5 互相關(guān)檢測原理框圖

圖6 AD630鎖相放大電路原理圖

2.3 AD7606采集模塊

在詳細(xì)分析了采集信號的特征后，根據(jù)處理后的輸出信號大小及實(shí)驗(yàn)中要求的采樣精度，本文選用AD7606作為采集模塊的主芯片，該芯片由ADI公司生產(chǎn)，市面上在售的共有3個(gè)型號，本文選擇其中一款，該款芯片擁有八通道采集功能。芯片相關(guān)性能參數(shù)如表1所示。

表1 AD7606性能參數(shù)表

該芯片采用單電源供電，內(nèi)部置有過壓保護(hù)電路，輸入放大器和數(shù)字濾波器等提升性能的配置，該芯片能夠滿足8通道同步采樣且所有通道都能實(shí)現(xiàn)200 KSPS的吞吐速率。AD7606抗混疊濾波器在3 dB截至頻率數(shù)值為22 kHz; 當(dāng)以最高速率采樣時(shí),抗混疊抑制性能不受影響，內(nèi)部的數(shù)字濾波器發(fā)揮著改善信噪比, 并降低3 dB帶寬的作用。在以上優(yōu)勢之外，還有這靈活的采集方式和基準(zhǔn)形式配置，如電路圖7中所示，當(dāng)R3焊接，R5不焊接，使用外部基準(zhǔn)；當(dāng)R3不焊接，R5焊接默認(rèn)使用內(nèi)部基準(zhǔn)。當(dāng)R9不焊接，R1焊接將并行采集數(shù)據(jù)，R9焊接，R1不焊接則以串行進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，本文中配置了并行采集和內(nèi)部基準(zhǔn)，為后續(xù)可能的多探測器信號采集奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

圖7 AD7606核心電路原理圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與誤差分析

3.1 接收光學(xué)系統(tǒng)測試

未進(jìn)行開始實(shí)驗(yàn)之前，先對理論設(shè)計(jì)的接收光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，確保該系統(tǒng)能達(dá)到所要求的照度動態(tài)范圍，模擬出寬動態(tài)照度范圍環(huán)境，是測試系統(tǒng)的首要前提，如圖8測量得到，照度計(jì)誤差照度在0.003 lx左右，激光器經(jīng)調(diào)節(jié)后的光源可以提供0.028～103.88 lx的照度范圍，接收光學(xué)系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。

圖8 照度計(jì)誤差測試數(shù)值

圖9 照度測試數(shù)據(jù)圖

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，五五分光鏡在設(shè)計(jì)的光路系統(tǒng)中分光鏡表現(xiàn)出的分光效果無法達(dá)到理想狀態(tài)，所以對分光后的兩路光強(qiáng)，即水平方向與垂直方向照度進(jìn)行精細(xì)化誤差校正，因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)對照度的精確度要求較高，之所以經(jīng)過反復(fù)測量進(jìn)行誤差校正，測試數(shù)據(jù)如表2，使用分辨率為0.001 lx的照度計(jì)，采用的方法是多次測量，求多組數(shù)據(jù)的平均誤差作為整體誤差，數(shù)據(jù)顯示測得兩路光強(qiáng)在分光鏡誤差參數(shù)范圍之內(nèi)，正式測量實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)統(tǒng)一按照3%處理。

經(jīng)實(shí)際測試，無論在低照度還是高照度下，照度計(jì)上數(shù)據(jù)顯示出的參數(shù)都能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)所要求的寬動態(tài)范圍的光照環(huán)境，證實(shí)接收光學(xué)系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)預(yù)期。

表2 分光后的兩路光照度參數(shù)對比 lx

3.2 待處理信號測試

搭建好只有探測器與示波器組成的測試平臺，測試環(huán)境為暗室，在自然光環(huán)境中，對探測器輸出的后的信號直接接入示波器中，觀察輸出信號如圖10所示，可以看到信號波形不平滑，有雜散光產(chǎn)生的噪聲混入其中，噪聲呈雜亂無序，無規(guī)律且無周期性。

圖10 混合信號測試圖

3.3 對跨阻放大電路輸出進(jìn)行誤差校正

測量過程中探測器暗電流過大會影響有用電流信號的提取，因此合理的確定測量條件也是信號測量的關(guān)鍵，根據(jù)相關(guān)參數(shù)，本次測量中探測器處于室內(nèi)環(huán)境溫度為25 ℃，探測器無偏壓狀態(tài)下，斬波頻率為1 000 Hz,實(shí)驗(yàn)中，在10-2～102lx照度范圍內(nèi)，產(chǎn)生的光電流為nA級別，選擇跨阻放大器的二擋，此時(shí)跨阻放大器相關(guān)參數(shù)如下，跨阻放大器供電電源電壓VCC=5 V，R=10 MΩ，經(jīng)過跨阻放大之后，探測器理論輸出電壓值為：

(6)

在實(shí)際測量中，無光電流情況下對輸出電壓值進(jìn)行測量，測得Vout=2.37 V，所以跨阻放大器輸出端實(shí)際輸出函數(shù)為：

Vout=2.37-I*1 000 000

(7)

跨阻放大器輸出之后的電壓，作為模擬鎖相放大器的輸入端，模擬鎖相放大器的參考輸入信號為斬波器提供相同頻率的信號，經(jīng)過測量模擬鎖相放大器輸出的電壓，進(jìn)而得出不同照度條件下的光電壓。

3.4 鎖相放大電路測試

鎖相放大器應(yīng)用了相敏檢測(phase-sensitivedetection,PSD)的技術(shù)，可以測量出混合信號中的連續(xù)周期性信號。相對于噪聲，連續(xù)周期性信號具有固定的頻率和相位,相比較于噪聲，這個(gè)特性用于區(qū)別有用信號與噪聲信號，相關(guān)檢測正是利用目的信號與參考信號具有相同的頻率，實(shí)現(xiàn)抽取目標(biāo)的周期性信號，抑制噪聲提高電路輸出信噪比。

實(shí)驗(yàn)測試中，光學(xué)斬波器在調(diào)制光源的同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)具有特定頻率的參考信號作為載波輸出，用此信號對待測信號進(jìn)行調(diào)制，使待測信號具有相同的頻率，待測信號與參考信號作相乘積分處理后將信號輸出，借助示波器觀察處理效果，處理后的效果圖如圖11所示，觀察相關(guān)檢測處理前后信號差異，可以看出，經(jīng)鎖相放大電路處理后的信號，噪聲基本被抑制，波形顯示平滑。

圖11 相關(guān)檢測后的波形圖

3.5 系統(tǒng)測試

完成前期信號處理后，采集單元作為最后關(guān)鍵一環(huán)，根據(jù)芯片手冊中指導(dǎo)，F(xiàn)PGA驅(qū)動AD7606實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和采集的功能時(shí)，有并行模式和串行模式兩種通信模式可選擇，模式的變換可以通過設(shè)置引腳來改變，兩種模式的區(qū)別在于并行模式下數(shù)據(jù)傳輸速度上較快，可以一次性完成多位數(shù)據(jù)的輸送，串行模式下是將待傳輸數(shù)據(jù)排成一列，單個(gè)按次序進(jìn)行發(fā)送，在控制接口方面較為常見。本文在完成采集電路程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，根據(jù)實(shí)際需求，選擇的是并行模式讀取經(jīng)處理后的光電探測器輸出信號，在八通道并行工作的時(shí)候，選取其中一通道完成對光強(qiáng)信號的采集，其余通道統(tǒng)一置零。

AD7606的信號輸入范圍可以設(shè)置為±5 V或者是±10 V兩個(gè)范圍段，選擇哪種輸入范圍，當(dāng)結(jié)合研究中信號的特點(diǎn)和工程需求中的采集精度，設(shè)置±5 V輸入范圍時(shí)，計(jì)算出精度每1 LSB=152.58 μV； 當(dāng)選擇±10 V輸入范圍時(shí)，計(jì)算出精度每1 LSB=305.175 μV。在實(shí)際工作中，只需通過設(shè)置管腳RANGE的電平來選擇模擬輸入電壓的范圍。本文在采集電路程序設(shè)計(jì)上，配置的±5 V的模擬電壓輸入范圍，這是因?yàn)楸疚闹刑綔y器輸出的光電流經(jīng)跨阻放大器放大后的輸出信號在范圍之間，那么選擇±5 V即可滿足測試條件。

根據(jù)上文中芯片手冊的時(shí)序部分，設(shè)計(jì)出符合時(shí)序的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖12所示。

圖12 AD7606狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

首先使芯片處于idle狀態(tài)，等待20個(gè)時(shí)鐘周期后，跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)狀態(tài)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，繼續(xù)等待轉(zhuǎn)換完成后的標(biāo)志信號，當(dāng)busy信號拉高，代表模數(shù)轉(zhuǎn)換完成，此時(shí)將數(shù)據(jù)讀出，完成整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換過程。根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編寫的AD驅(qū)動模塊部分核心程序：

圖13 A/D轉(zhuǎn)換頂層模塊電路原理圖

case(state)

idle: begin

ad_cs<=1'b1;

ad_rd<=1'b1;

ad_convstab<=1'b1;

if(i==20) begin //等待20個(gè)clock開始

i<=0;

state<=convs;

end

else begin

i<=i+1'b1;

end

end

convs: begin

if(i==2) begin //等待2個(gè)clock

i<=0;

state<=wait;

ad_convstab<=1'b1;

end

else begin

i<=i+1'b1;

ad_convstab<=1'b0; //啟動AD轉(zhuǎn)換

end

end

wait: begin

if(i==5) begin //等待5個(gè)clock, 等待busy信號為高

i<=0;

state<=busy;

end

else

i<=i+1'b1;

end

busy: begin

if(ad_busy==1'b0) begin //等待busy信號拉低

i<=0;

state<=read_data;

end

end

對上述設(shè)計(jì)好的邏輯電路進(jìn)行RTL級檢驗(yàn)，生成對應(yīng)的RTL電路，RTL級是使用寄存器這一級別的描述方式來描述電路的數(shù)據(jù)流方式。RTL在很大程度上是對流水線原理圖的描述。彌補(bǔ)了行為級不關(guān)注電路的具體結(jié)構(gòu)，不一定可以綜合成實(shí)際電路結(jié)構(gòu)的不足，RTL級接近實(shí)際電路結(jié)構(gòu)的描述，可以精確描述電路的原理、執(zhí)行順序等，其目的在于可綜合。如圖13中可以清晰地看出A/D采集電路模塊符合設(shè)計(jì)邏輯，通過系統(tǒng)功能仿真，驗(yàn)證了FPGA內(nèi)部邏輯程序的正確性以及片內(nèi)邏輯資源的使用情況。

在對系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性測試，以電壓源為輸出，將電壓源調(diào)節(jié)至1.5 V，作為采集系統(tǒng)的原始信號輸入，測試效果圖如圖14所示，信號測試結(jié)果精度保持在0.000 1 V。通過對系統(tǒng)各電路模塊及整系統(tǒng)測試，證明光電檢測系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)寬動態(tài)范圍下的光電檢測，方案實(shí)用可行。

圖14 系統(tǒng)測試效果圖

4 結(jié)束語

本文從光電檢測為起點(diǎn)，詳細(xì)闡述了光電檢測應(yīng)用，將光電檢測系統(tǒng)中各電路依模塊劃分，介紹了各電路模塊及程序設(shè)計(jì)，模塊所實(shí)現(xiàn)的功能及設(shè)計(jì)思路，并搭建了實(shí)驗(yàn)測試平臺，完成了系統(tǒng)的功能測試。對于接收光學(xué)系統(tǒng)的測試，選用了分辨率為0.001 lx的高精度照度計(jì)，對于鎖相放大電路的測試，通過示波器觀察滿足對噪聲的抑制效果；對于采集電路的測試，通過對數(shù)據(jù)的處理及分析，驗(yàn)證了其滿足對采樣周期及采樣精度的要求。對于微弱光強(qiáng)信號的準(zhǔn)確檢測問題實(shí)際上就是噪聲的抑制問題，采用的AD630鎖相放大模塊，很好地抑制了背景噪聲和電路噪聲，提高了對微弱信號的提取能力。本系統(tǒng)采用FPGA作為系統(tǒng)的主要控制芯片，由光電探測器采集光信號，完成光電轉(zhuǎn)換，根據(jù)探測器輸出阻抗高的特性，選用了跨阻放大電路完成信號的轉(zhuǎn)換放大，再經(jīng)過鎖相放大電路完成了對噪聲的抑制，最后通過A/D 轉(zhuǎn)換進(jìn)行采集輸出信號，實(shí)現(xiàn)了寬動態(tài)范圍信號的檢測，經(jīng)實(shí)際系統(tǒng)測試，可以實(shí)現(xiàn)照度跨越4個(gè)數(shù)量級的探測器信號測量，不僅可以滿足微弱信號檢測，同樣適用于一般光電探測器的信號測量，測試結(jié)果顯示在10-2～102lx照度范圍內(nèi)，光電信號都能在可允許誤差范圍內(nèi)完成測量。