针对P4-42热释电探测器的太赫兹成像数据采集系统

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  •     目前,用光学产生太赫兹激光的方法主要有以下几种,太赫兹气体激光器;利用超短激光脉冲光电导或光整流产生太赫兹辐射;利用非线性差频过程(DFG)和参量过程产生太赫兹波。国内建立的扫描式太赫兹成像系统中。太赫兹辐射源采用的是小型商用连续CO2激光泵浦太赫兹激光器,它已获得推广应用,是一种远红外激光源,结构紧凑,输出较稳定,功率较高。
    扫描式太赫兹成像系统的原理是:太赫兹激光器产生连续的THz激光,光波首先通过斩波器,从而产生一系列的太赫兹脉冲。为了消除太赫兹光的发散,一般要采用一个聚乙烯透镜准直光路,将激光聚焦在待测样品上。样品被置于一个由计算机编程控制的、可沿x,y方向扫描的线性步进平台上,平台载着待测样品在光焦处二维移动。为了实现较好的成像效果,系统通过一个透射率高,损耗小的聚乙烯透镜将带有样品信息的THz光聚焦在探测器上,将光波的光强转换为电压值;转换后的电信号经过采样、A/D转化,然后传输给计算机构建太赫兹图像。
    这里的主要工作是利用凌华公司生产的PCI-9812数据采集卡,针对美国相干公司生产的P4-42探测器,设计出用于太赫兹成像系统的数据采集系统。

    l PCI-9812数据采集卡介绍
        PCI-9812是台湾凌华科技公司推出的基于32位PCI总线的四通道高速数据采集卡,12位的模拟量输入分辨率,板内带有32 KB的FIFO缓冲器,最高采样频率可以达到20 MHz,这就保证了数据采集电路较高的精度和速度。它具有软件触发、前触发、后触发、中间触发和延时触发五种触发方式,可以通过软件编程选择。此外,它还具有内部脉冲、外部脉冲和外部正弦三种可供编程选择的A/D时钟源。在本文的采集系统中,采用了软触发的触发模式,采用了内部脉冲时钟源。
    采集卡能达到的最高采样率与采样的通道数、采集的数据量以及PCI总线带宽有关。当单次触发采集的所有通道数据总量不超过32 KB的FIFO缓存时,每通道都可以按最高的20 MHz A/D采样速度来采样。当数据总量超过32 KWord的FIFO缓存区时,要以DMA方式直接传送数据到计算机内存。在本文的采集系统中,使用了一个通道,选择的是通道0,可供FIFO达到32 KB,最大数据传输能力为40 MB/s。需要注意的是,在电路连接时不仅要考虑PCI-9812输入电压的范围,还应该考虑输入阻抗的问题,PCI-9812具有四个能同时高速采集双极性信号的A/D转换器,输入电压范围为-1~+1 V或-5~+5 V,可通过硬件的焊封进行选择,输入阻抗也可通过电路板上的硬件焊封来选择。可以选择的阻抗值有:当-1~+1 V输入时的15 MΩ和50 Ω(默认值);当-5~+5 V输入时的1.25 kΩ和50 Ω(默认值)。P4-42探测器采用的是15 V电压源,输出电阻为50 Ω,其输出最大电压值约为12 V,所以在连接采集卡前要串联一个分压电阻。本文的采集卡输入范围为-5 V~+5 V,输入电阻为1.25 kΩ,串联的分压电阻为1.8 kΩ。此时,输入到采集卡的最大电压值为4.84 V。

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