基于SPCE061A的激光衍射光柵測試儀設(shè)計
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該系統(tǒng)具有兩路采樣通道，一路采樣0級光斑和未加光柵時激光直接照射探測器的信號，另一路采樣1級光斑光電轉(zhuǎn)換后的信號。從光探測器出來的是0．01～0．5 mA的微弱電流信號，而單片機(jī)的ADC轉(zhuǎn)換范圍是0～2．5 V。為了使A／D轉(zhuǎn)換的精度提高，必須對電流信號進(jìn)行電流一電壓轉(zhuǎn)換并將信號放大。
一般來說，ADC轉(zhuǎn)換器在對量程范圍內(nèi)的中間值左右的轉(zhuǎn)換誤差最小。因此，設(shè)計時將所有電流信號都轉(zhuǎn)換為1 V左右的電壓信號。該系統(tǒng)需要測試的參數(shù)為光斑亮度比和光柵透過率，因此需要測量未加光柵前的探測器電流和加光柵后的兩個亮光斑產(chǎn)生的電流。而未加光柵前的電流大概為0．4～0．5 mA，0級光斑的電流大概為0．1～0．2 mA，而1級光斑的電流大概為0．01～0．05 mA，因此它們放大的倍數(shù)會有很大差別。其中測量0級光斑和未加光柵時激光的光探測器是同一個，為了使兩者產(chǎn)生的電壓都在1 V左右，設(shè)計一個單刀雙擲開關(guān)，以實現(xiàn)不同的放大倍數(shù)。
本文引用地址：http://2s4d.com/article/195731.htm
3 測試儀的軟件設(shè)計
測試儀主程序流程圖如圖3所示。其中包括A／D轉(zhuǎn)換子程序、LED顯示子程序、外部按鍵中斷子程序。
通過兩路A／D分別對0級和1級光斑轉(zhuǎn)換所得的電壓信號進(jìn)行采樣，為了提高采樣數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與可靠性，采用了數(shù)字濾波。每路數(shù)據(jù)采樣150次，去掉最大值和最小值之后再取平均值。每一種合格光柵，其光斑亮度比和透過率的值在一定的范圍內(nèi)，如果超過這個范圍，說明該光柵參數(shù)不合格，儀器會顯示U或倒U來說明該參數(shù)是上溢還是下溢，方便了用戶。
4 測試結(jié)果與分析
對于10個光柵樣品，測試的1級和0級光斑亮度比數(shù)據(jù)如表1所示。每個相同樣品測5組數(shù)據(jù)。其中參考值為光柵廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)樣品值。
式(5)和式(6)中：δ為相對誤差；D為均方差；Ri為測量值；R為平均值；N為項數(shù)。試驗結(jié)果表明，測試儀測試誤差小于2％，均方差小于2．2×10-3，完全滿足設(shè)計要求。
5 結(jié)語
該設(shè)計利用高性能16位SPCE061A單片機(jī)實現(xiàn)了DVD等設(shè)備用激光二極管衍射光柵測試儀，非常適用于小批量衍射光柵的測試。經(jīng)過實際測試驗證，具有較高的穩(wěn)定性和精確度。具有溢出報警功能，同時，該儀器成本低，體積小，檢測效率高，具有較高的推廣價值。
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