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本文介紹了激光功率計的變換與顯示電路，該電路的主要功能是直接指示激光功率的大小。該電路把由激光功率計輸出的模擬電壓量變?yōu)閿底置}沖輸出，并且把輸出脈沖的頻率實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，同時(shí)具有精度高、線(xiàn)性好、工作穩定的特點(diǎn)。 在原子核物理實(shí)驗中，需用激光發(fā)生裝置產(chǎn)生一定能量的激光對原子光電截面進(jìn)行測量。實(shí)驗要求知道激光發(fā)生裝置產(chǎn)生的激光功率。為了簡(jiǎn)捷方便地了解激光功率的大小，在實(shí)驗中使用了激光功率計。它的輸出為一個(gè)模擬電壓量，該模擬電壓的幅度隨激光功率的變化而變化，為了便于實(shí)驗人員實(shí)時(shí)觀(guān)測并記錄數據，設計并研制了本電路。電路的主要功能是把由功率計輸出的模擬電壓變?yōu)榕c之相對應的數字脈沖輸出。該脈沖可以直接被記錄下來(lái)，脈沖頻率正比于功率計輸出模擬電壓的大小，即正比于激光的功率，同時(shí)該電路也實(shí)時(shí)顯示出輸出脈沖信號頻率的大小。 1、電路基本構成 電路主要由緩沖放大電路、V-F轉換電路、計數率計電路、甄別顯示電路等4部分組成。V-F轉換電路的輸出脈沖信號一路輸出到計數率計電路，另一路直接作為計數輸出，計數輸出可直接送入定標器或數據采集系統。激光功率計的變換與顯示電路結構框圖見(jiàn)圖1。該電路安裝在標準雙寬NIM插件里，在一個(gè)雙寬NIM插件里安裝了兩個(gè)相對獨立的工作通道，能同時(shí)對兩路激光功率計輸出的信號進(jìn)行采集變換與顯示。 
2.1、緩沖放大器 為了滿(mǎn)足不同幅度信號的測量與數據采集的要求，設計了緩沖放大器，其輸入信號為0～2V。主要由緩沖級與放大兩部分組成。緩沖級是由LF356構成的一個(gè)跟隨器。放大級由增益粗調和細調兩級構成。兩級均采用運算放大器LF356構成。增益粗調分為×1、×10、×100三檔，×1檔通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)來(lái)選擇，×10、×100檔可通過(guò)增益調節跳線(xiàn)器Jumper進(jìn)行選擇和設置。增益細調級放大倍數調節可通過(guò)改變電位器的阻值實(shí)現，增益調節范圍0～10倍。放大級基本電路結構見(jiàn)圖2。第一級放大倍數可通過(guò)J3、J4兩個(gè)跳線(xiàn)器的選擇進(jìn)行調節；第二級放大倍數由電位器R115調節。
它是本電路中的關(guān)鍵部分，它把輸入的模擬電壓信號轉變?yōu)橐巹t的脈沖信號輸出，脈沖信號的頻率與輸入模擬電壓成正比。在此采用LM331構成V-F轉換器。LM331是一種通用集成電路，十分適于用作電壓頻率轉換，其輸出脈沖信號的頻率精確地正比于輸入電壓，它具備電壓頻率轉換技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)。它由1.9V基準電壓、電流開(kāi)關(guān)、比較器、雙穩態(tài)多諧振蕩器等構成。V-F轉換電路的基本電路圖見(jiàn)圖3。V-F轉換電路將電壓輸入轉換為頻率輸出，輸出頻率由下式得出
為了簡(jiǎn)單直觀(guān)，并實(shí)時(shí)地指示V-F轉換電路輸出信號頻率的變化趨勢，也即實(shí)時(shí)指示激光功率的變化趨勢，采用了計數率計電路方案。它是對單位時(shí)間內輸入的脈沖進(jìn)行計數，給出正比于輸入脈沖頻率的輸出電壓。計數率計電路是基于電流脈沖對電容C充電，而電容C又經(jīng)過(guò)與其相并聯(lián)的R放電，通過(guò)測量電容充放電平衡時(shí)流經(jīng)電阻R的電流，或兩端的電壓，來(lái)實(shí)現脈沖平均計數率的測量。
2.4、甄別顯示電路 本單元電路將單位時(shí)間內的計數分6檔顯示，由LED指示。甄別顯示電路(圖6)。主要由運算放大器LM339構成，當輸入電位(在此輸入電壓由計數率計電路的輸出給出)大于相應甄別單元預置電位時(shí)，該甄別單元輸出變?yōu)楦唠娖�，驅�?dòng)相應的指示LED亮。
設計并調試完成的激光功率計的變換與顯示電路測量精度高，工作性能可靠，穩定性好，且各項技術(shù)指標達到了設計要求。 |
