·342· 传感器技术设计与应用 PSD(型号：W203)作为接收探测器 15.3.3.3信号调理电路设计 处理电路由前置放大器OP400、高精度电阻(10k2)和高精度除法器AD538组成 前置放大器OP400是低漂移高输入阻抗型运算放大器既降低了暗电流的影响又提高了 信噪此，其功能是将PSD(W203-PSD)传感器输出的小电流信号转变为电压信号并进 行加减运算后送入除法器进行除法运算以得到与光点位置成线性关系的电压信号。信号 调理电路如图15-4所示 图15-4改进的表面分流型二维PSD的信号处理电路 15.3.3.4数据采集系统设计 采用研华PCL818数据采集卡，提供 最常用的五种测量和控制功能(12位AD 百 图155数据采集控件
·342· PSD（型号：W203）作为接收探测器。 15.3.3.3 信号调理电路设计 处理电路由前置放大器 OP400、高精度电阻（10k ）和高精度除法器 AD538 组成， 前置放大器 OP400 是低漂移高输入阻抗型运算放大器既降低了暗电流的影响又提高了 信噪比，其功能是将 PSD（W203-PSD）传感器输出的小电流信号转变为电压信号并进 行加减运算后送入除法器进行除法运算以得到与光点位置成线性关系的电压信号。信号 调理电路如图 15-4 所示。 图 15-4 改进的表面分流型二维 PSD 的信号处理电路 15.3.3.4 数据采集系统设计 采用研华 PCL-818 数据采集卡，提供 最常用的五种测量和控制功能（12 位 A/D 图 15-5 数据采集控件
第15章现代检测系统综合设计 ·343· 转换、D/A转换、数字量输入、数字量输出及计数器/定时器功能)，选用PCL-818LS数 据采集卡在其提供的数据采集控制的Activ©x控件基础上进行二次开发。 (1)数据采集软件的调试 采用实验室条件研究开发为系统提供标准电压输入的信号，对研华公司提供的数据 采集软件进行调试。 （2)数据采集软件的二次开发 根据直线运动机构的直线度测量要求，二次开发了动态测量、静态测量、平均值 标定等多个控件，以实现直线度的静态和动态测量与控制等。数据采集控件如图15-5 所示 15.3.3.5光学系统设计 光学系统主要由四大部分组成：一是透镜组；二是光阑；三是滤光器；四是双光束 消漂移光路等，如图15-6所示
15 ·343· 转换、D/A 转换、数字量输入、数字量输出及计数器/定时器功能），选用 PCL-818LS 数 据采集卡在其提供的数据采集控制的 Activex 控件基础上进行二次开发。 （1）数据采集软件的调试 采用实验室条件研究开发为系统提供标准电压输入的信号，对研华公司提供的数据 采集软件进行调试。 （2）数据采集软件的二次开发 根据直线运动机构的直线度测量要求，二次开发了动态测量、静态测量、平均值、 标定等多个控件，以实现直线度的静态和动态测量与控制等。数据采集控件如图 15-5 所示。 15.3.3.5 光学系统设计 光学系统主要由四大部分组成：一是透镜组；二是光阑；三是滤光器；四是双光束 消漂移光路等，如图 15-6 所示
·344. 传感器技术设计与应用 ④激光器电源②He-Ne激光器③凹透镜④凸透镜⑤光阑⑥滤光器 ⑦分束器⑧平面反射镜⑨五角棱镜@直角屋脊棱镜 图156光学系统 15.4智能温度控制系统设计 程序升、降温是科研和生产中经常遇到的一类控制。为了保证生产过程正常安全地 进行，提高产品的质量和数量，减轻工人的劳动强度，节约能源，常要求加热对像（例 如电炉)的温度按某种指定的规律变化。 智能温度控制仪就是这样一种能对功加热炉的升、降温速率和保温时间实现严格控制 的面板式控制仪器，它能将温度变送、显示和数字控制集合于一体，用软件实现程序升 降温的PID调节。 15.4.1设计要求 对智能温度控制仪的测量、控制要求如下】 （1)实现n段(n≤30)可编程调节，程序设定曲线如图15-7所示，有恒速升温段、 保温段和恒速降温段三种控温线段。操作者只需设定转折点的温度T和时间ⅱ，即可获 得所需程控曲线
·344· ①激光器电源 ②He-Ne激光器 ③凹透镜 ④凸透镜 ⑤光阑 ⑥滤光器 ⑦分束器 ⑧平面反射镜 ⑨五角棱镜 ⑩直角屋脊棱镜 图 15-6 光学系统 程序升、降温是科研和生产中经常遇到的一类控制。为了保证生产过程正常安全地 进行，提高产品的质量和数量，减轻工人的劳动强度，节约能源，常要求加热对象（例 如电炉）的温度按某种指定的规律变化。 智能温度控制仪就是这样一种能对加热炉的升、降温速率和保温时间实现严格控制 的面板式控制仪器，它能将温度变送、显示和数字控制集合于一体，用软件实现程序升、 降温的 PID 调节。 对智能温度控制仪的测量、控制要求如下： （1）实现 n 段（ n 30 ）可编程调节，程序设定曲线如图 15-7 所示，有恒速升温段、 保温段和恒速降温段三种控温线段。操作者只需设定转折点的温度 Ti 和时间 ti，即可获 得所需程控曲线
第15章现代检测系统综合设计 ·345 图15-7程序设定曲线 （2)具有四路模拟量（热电偶mV)输入，其中第一路用于调节；设有冷端温度自动 补偿、热电偶线性化处理和数字滤波功能，测量精镀达0.1%，测量范围为0~1100℃。 (3)具有一路模拟量(0-10mA)输出和八路开关量输出，能按时间程序自动改变 输出状态，以实现系统的自动加料、放料，或者用作系统工作状态的显示。 (4)采用PD调节规律，且具有输出限幅和防积分饱和功能，以改善系统动态调节 品质。 （5)采用6位LED显示，2位显示参数类别，4位显示数值。任何参数显示5s后， 自动返回被调温度的显示。运行开始后，可显示瞬时温度和总时间值。 (6)具有超偏报警功能。超偏时，发光管以闪光形式告警。 （7)输入、输出通道和主机都用光电耦合器进行分离，使仪器具有较强的抗干扰 能力。 (8)可在线设置或修改参数和状态，例如程序设定曲线转折点温度T和转折点时 间值、PID参数、开关量状态、报警参数和重复次数等，并可通过总时间t值的修改， 实现跳过或重复某一段程序的操作。 （9)具有12个功能键，其中10个是参数命令键，包括测量值键(PV)T设定键 (SV,i设定键(TIME1人开关量状态键(VAS,开关量动作时间键(TTME2人PID 参数设置键(PID,偏差报警键(AL人重复次数键(RT)输出键(OUT)和启动键
15 ·345· 图 15-7 程序设定曲线 （2）具有四路模拟量（热电偶mV）输入，其中第一路用于调节；设有冷端温度自动 补偿、热电偶线性化处理和数字滤波功能，测量精度达 0.1 %，测量范围为 0~1100℃。 （3）具有一路模拟量（0~10mA）输出和八路开关量输出，能按时间程序自动改变 输出状态，以实现系统的自动加料、放料，或者用作系统工作状态的显示。 （4）采用 PID 调节规律，且具有输出限幅和防积分饱和功能，以改善系统动态调节 品质。 （5）采用 6 位 LED 显示，2 位显示参数类别，4 位显示数值。任何参数显示 5s 后， 自动返回被调温度的显示。运行开始后，可显示瞬时温度和总时间值。 （6）具有超偏报警功能。超偏时，发光管以闪光形式告警。 （7）输入、输出通道和主机都用光电耦合器进行分离，使仪器具有较强的抗干扰 能力。 （8）可在线设置或修改参数和状态，例如程序设定曲线转折点温度 Ti 和转折点时 间 ti 值、PID 参数、开关量状态、报警参数和重复次数等，并可通过总时间 t 值的修改， 实现跳过或重复某一段程序的操作。 （9）具有 12 个功能键，其中 10 个是参数命令键，包括测量值键（PV）、Ti 设定键 （SV）、ti 设定键（TIME1）、开关量状态键（VAS）、开关量动作时间键（TIME2）、PID 参数设置键（PID）、偏差报警键（AL）、重复次数键（RT）、输出键（OUT）和启动键