高敏檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型屬于溫控技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種高敏檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光是20世紀(jì)W來(lái)，繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大實(shí)用新型，被 稱為"最快的刀""最準(zhǔn)的尺""最亮的光"和"奇異的激光"。它的原理早在1916年已被著名的 物理學(xué)家愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)，但直到1958年激光才被首次成功制造。激光是在有理論準(zhǔn)備和生 產(chǎn)實(shí)踐迫切需要的背景下應(yīng)運(yùn)而生的，它一問(wèn)世，就獲得了異乎尋常的飛快發(fā)展，激光的發(fā) 展不僅使古老的光學(xué)科學(xué)和光學(xué)技術(shù)獲得了新生，而且導(dǎo)致整個(gè)一口新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)。激 光可使人們有效地利用前所未有的先進(jìn)方法和手段，去獲得空前的效益和成果，從而促進(jìn) 了生產(chǎn)力的發(fā)展。
[0003] 激光器按工作物質(zhì)分為固體激光器，氣體激光器，液體激光器，半導(dǎo)體激光器。隨 著激光技術(shù)和光電子技術(shù)的發(fā)展，光纖通信在通信領(lǐng)域中的地位越來(lái)越重要.在光纖通信 中，一種關(guān)鍵技術(shù)是控制半導(dǎo)體激光器的工作。半導(dǎo)體激光器又稱為半導(dǎo)體激光二極管，或 簡(jiǎn)稱激光二極管，英文縮寫為UKLaser Diode),半導(dǎo)體激光器是一種溫度敏感器件，微小 的溫度變化能使激光器輸出波長(zhǎng)產(chǎn)生明顯的變化。而光纖通信系統(tǒng)要求半導(dǎo)體激光器工作 在恒定的固定波長(zhǎng)狀態(tài)，但如何使得半導(dǎo)體激光器工作在恒定的固定波長(zhǎng)狀態(tài)，是本實(shí)用 新型繼續(xù)解決的技術(shù)問(wèn)題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型提供一種高敏檢測(cè)系統(tǒng)，解決了或部分解決了現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù) 問(wèn)題。
[0005] 依據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種高敏檢測(cè)系統(tǒng)，包括:溫度測(cè)量電路，用 于檢測(cè)半導(dǎo)體激光器工作過(guò)程中的溫度信號(hào)，并輸出用于表征所述溫度信號(hào)的電壓信號(hào). 其中，所述溫度測(cè)量電路至少包括溫度傳感器;放大電路，所述放大電路與所述溫度測(cè)量電 路連接，W接收所述電壓信號(hào)并進(jìn)行放大;溫度補(bǔ)償控制電路，所述溫度補(bǔ)償控制電路與所 述放大電路連接，使由所述溫度補(bǔ)償控制電路接收經(jīng)所述放大電路放大處理后的所述電壓 信號(hào)，并使所述溫度補(bǔ)償控制電路輸出的信號(hào)趨于穩(wěn)定;制冷器驅(qū)動(dòng)電路，所述制冷器驅(qū)動(dòng) 電路分別與所述半導(dǎo)體激光器和所述溫度補(bǔ)償控制電路連接，W控制所述半導(dǎo)體激光器制 冷或制熱，使得所述半導(dǎo)體激光器的工作環(huán)境溫度恒定。
[0006] 可選的，所述溫度傳感器是采用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻；且所述溫度測(cè)量電 路還包括惠斯通電橋電路，W通過(guò)所述惠斯通電橋電路來(lái)檢測(cè)所述熱敏電阻的阻值變化。
[0007] 可選的，所述制冷器驅(qū)動(dòng)電路包括銅連接器和半導(dǎo)體制冷器;其中，所述銅連接器 將所述半導(dǎo)體激光器和所述半導(dǎo)體制冷器連接在一起，且所述熱敏電阻置于所述銅連接器 中。
[000引有益效果：
[0009] 本實(shí)用新型提供的高敏檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)將溫度測(cè)量電路用于檢測(cè)半導(dǎo)體激光器工 作過(guò)程中的溫度信號(hào)，并輸出用于表征所述溫度信號(hào)的電壓信號(hào);將放大電路與所述溫度 測(cè)量電路連接，W接收所述電壓信號(hào)并進(jìn)行放大;將溫度補(bǔ)償控制電路與所述放大電路連 接，使由所述溫度補(bǔ)償控制電路接收經(jīng)所述放大電路放大處理后的所述電壓信號(hào)，并使所 述溫度補(bǔ)償控制電路輸出的信號(hào)趨于穩(wěn)定;將制冷器驅(qū)動(dòng)電路分別與所述半導(dǎo)體激光器和 所述溫度補(bǔ)償控制電路連接，W控制所述半導(dǎo)體激光器制冷或制熱，使得所述半導(dǎo)體激光 器的工作環(huán)境溫度恒定，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性廣的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的 一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)運(yùn) 些附圖獲得其他的附圖。
[0011] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高敏檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0012] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于高敏檢測(cè)的方法流程示意圖；
[0013] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于高敏檢測(cè)的裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0014] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電路示意圖一；
[0015] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電路示意圖二；
[0016] 圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電路示意圖
[0017] 圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電路示意圖四；
[0018] 圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電路示意圖五；
[0019] 圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的制冷器驅(qū)動(dòng)電路中的硬件分布結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬 于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍；其中本實(shí)施中所設(shè)及的"和/或"關(guān)鍵詞，表示和、或兩種情況，換 句話說(shuō)，本實(shí)用新型實(shí)施例所提及的A和/或B，表示了 A和B、A或B兩種情況，描述了 A與B所存 在的=種狀態(tài)，如A和/或B，表示：只包括A不包括B;只包括B不包括A;包括A與B。
[0021] 同時(shí)，本實(shí)用新型實(shí)施例中，當(dāng)組件被稱為"固定于"另一個(gè)組件，它可W直接在另 一個(gè)組件上或者也可W存在居中組件。當(dāng)一個(gè)組件被認(rèn)為是"連接"另一個(gè)組件，它可W是 直接連接到另一個(gè)組件或者可能同時(shí)存在居中組件。當(dāng)一個(gè)組件被認(rèn)為是"設(shè)置于"另一個(gè) 組件，它可W是直接設(shè)置在另一個(gè)組件上或者可能同時(shí)存在居中組件。本實(shí)用新型實(shí)施例 中所使用的術(shù)語(yǔ)"垂直的"、"水平的"、"左"、"右"W及類似的表述只是為了說(shuō)明目的，并不 是旨在限制本實(shí)用新型。
[0022] 請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提供了一種高敏檢測(cè)系統(tǒng)，包括:溫度測(cè)量 電路110,放大電路120,溫度補(bǔ)償控制電路130和制冷器驅(qū)動(dòng)電路140。
[0023] 其中，溫度測(cè)量電路110用于檢測(cè)半導(dǎo)體激光器工作過(guò)程中的溫度信號(hào)，并輸出用 于表征所述溫度信號(hào)的電壓信號(hào)。其中，所述溫度測(cè)量110電路至少包括溫度傳感器;所述 放大電路120與所述溫度測(cè)量電路110連接，W接收所述電壓信號(hào)并進(jìn)行放大;所述溫度補(bǔ) 償控制電路130與所述放大電路120連接，使由所述溫度補(bǔ)償控制電路110接收經(jīng)所述放大 電路120放大處理后的所述電壓信號(hào)，并使所述溫度補(bǔ)償控制電路130輸出的信號(hào)趨于穩(wěn) 定;所述制冷器驅(qū)動(dòng)電路140分別與所述半導(dǎo)體激光器150和所述溫度補(bǔ)償控制電路130連 接，W控制所述半導(dǎo)體激光器150制冷或制熱，使得所述半導(dǎo)體激光器的150工作環(huán)境溫度 恒定。
[0024] 具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于溫度測(cè)量電路110而言，溫度測(cè)量110電路至少包括溫度傳感器。而 在溫度傳感器中，熱敏電阻的溫度敏感性最高，常用在高精度溫控中。請(qǐng)如圖4所示是電阻 電橋電路，它可用來(lái)測(cè)量電阻的微小變化。由連成四邊形的四個(gè)電阻組成，其中一個(gè)對(duì)角接 激勵(lì)電壓源Vb,而另一個(gè)對(duì)角則接電壓檢測(cè)器，電壓檢測(cè)器測(cè)量?jī)蓚€(gè)分壓電阻中點(diǎn)間的電 壓V。在電橋應(yīng)用中，常常存在多個(gè)可變器件作為傳感器，下表示出了一個(gè)到四個(gè)可變器件 的電橋電路。表中線性誤差0.5 % / %表示變化元件的變化率為A R/R時(shí)，電橋的非線性為 0.5 A R/R，運(yùn)種非線性不是變化元件引起的，而是電橋自身引起的。通常情況下，變化元件 也有非線性，總的非線性是兩種非線性的疊加。
[0025]
[0026] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，由于在設(shè)計(jì)電路中，熱敏電阻變化是非常微弱的，必須用 ?？诘碾娐穪?lái)測(cè)量運(yùn)種微弱的變化。因此，請(qǐng)參閱圖5,本實(shí)用新型實(shí)施例選用惠斯通電橋 電路來(lái)檢測(cè)熱敏電阻阻值變化，使電阻值的線性變化轉(zhuǎn)化為電壓差的線性變化。作為優(yōu)選， 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的惠斯通電橋電路由高精密電阻Rs、R6、R7和熱敏電阻Rth,電位器 Rset連成四邊形，稱為電橋的四個(gè)臂。四邊形的一個(gè)對(duì)角線輸出，稱為"橋"；四邊形的另一 對(duì)角線接上電源，稱為電橋的"電源對(duì)角線"。通過(guò)設(shè)定Rset的阻值大小來(lái)設(shè)定系統(tǒng)的工作 溫度。當(dāng)熱敏電阻檢測(cè)溫度和設(shè)定溫度大小相等時(shí)，AV = O;當(dāng)系統(tǒng)溫度改變時(shí)，使得電橋 平衡被打破，輸出AV辛0。電路將運(yùn)種不平衡輸入到后面的電路中進(jìn)行溫度調(diào)控。需要說(shuō)明 的是，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，惠斯通電橋電路設(shè)計(jì)，發(fā)揮了電橋比較差值的特點(diǎn)，通過(guò)差 值比較的方法，一定程度上提高了熱敏電阻測(cè)量精度。其中電橋使用高精度電阻，可達(dá)到最 大精度的技術(shù)效果。
[0027]正如上述所述，作為優(yōu)選，本實(shí)用新型實(shí)施例中所述溫度傳感器是采用具有負(fù)溫 度系數(shù)的熱敏電阻；且所述溫度測(cè)量電路還包括惠斯通電橋電路，W通過(guò)所述惠斯通電橋 電路來(lái)檢測(cè)所述熱敏電阻的阻值變化。需要說(shuō)明的是，采用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的 溫度傳感器也僅是本實(shí)用新型實(shí)施例中的一種實(shí)施方式，并非局限。
[00%]進(jìn)一步地，對(duì)于放大電路120而言，請(qǐng)參閱圖6所示的傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單運(yùn)放電路。此電路 形式簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)單電源工作，但性能不佳。運(yùn)放的輸入偏置電流和反饋電阻化導(dǎo)致電橋 不對(duì)稱，漂移大同時(shí)必須仔細(xì)地選擇反饋電阻W滿足運(yùn)放的共模抑制比，而且輸出是非線 性的，同時(shí)請(qǐng)參閱圖7。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，放大電路120是由0P07D構(gòu)成的運(yùn)放差分放 大電路，由于差分放大電路，具有求差的功能，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域即可作為比較模塊。在比較模塊 中，電路的作用是差分放大，可W將電橋產(chǎn)生的微弱電壓差值表征出來(lái)，實(shí)現(xiàn)高精度溫度測(cè) 量，有了高精度的溫度監(jiān)測(cè)，即可為高精度溫度控制打基礎(chǔ)。
[0029] 進(jìn)一步地，對(duì)于溫度補(bǔ)償控制電路130而言，請(qǐng)參閱圖8所示的PID調(diào)節(jié)器示意圖， 具體而言，PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，它將給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)的偏差的比例 (P)、積分(I)、微分(D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。PID調(diào)節(jié)器的微分 方程
，式中e(t)=r(t)-c(t);PID調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù)
，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，PID調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用： 比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控 制作用W減小偏差。積分環(huán)節(jié):主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。積分作用的強(qiáng)弱取 決于積分時(shí)間常數(shù)TI ,TI越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。微分環(huán)節(jié):能反應(yīng)偏差信號(hào)的變 化趨勢(shì)(變化速率），并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修 正信