長余輝材料力致發(fā)光檢測系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、隨著對長余輝材料研究的不斷深入，其力致發(fā)光現象近年來成為相關領域的研究熱點之一，特別是在力傳感器領域具有重要的應用前景。由于力致發(fā)光現象的強度一般很弱，普通的光電器件難以檢測，實驗裝置通常采用高靈敏度的光電倍增管以及昂貴的高靈敏度電流檢測設備，其成本高、體積大，而且重量重、工作電壓高，不利于實現探測裝置小型化，小功率化的要求。針對上述問題，本文設計出了一種低成本的長余輝材料力致發(fā)光測試裝置，并且成功地測量到了此處公式省略：長余輝發(fā)光膜產

2、生的力致發(fā)光現象。
　　本文首先對常見的光電轉換器件的原理及特性進行了闡述，通過對比分析得出，APD雪崩光電二極管具有內部增益高、體積小、成本低的優(yōu)點，適合作為探測裝置光電轉換核心器件。接下來詳細分析了APD的性能參數、噪聲及信噪比，得出了影響APD的靈敏度的因素，并測量了偏置電壓對光電流、暗電流的影響，確定了APD的最佳工作點。
　　接下來，本文以APD雪崩光電二極管為基礎，設計了力致發(fā)光的檢測裝置，包括光電流檢測放大模塊

3、，高壓偏置電源，嵌入式數據采集模塊等。由于測量到的光電流信號十分微弱，因此對弱信號的處理考慮到了諸多因素，如噪聲產生的機理及特性，提出了針對性的抑制措施。在光路接收系統(tǒng)中，提出了濾除環(huán)境光干擾的方法。在光電流放大電路設計中，提出了提升探測弱電流信號靈敏度的方法措施。在高壓偏置電源設計中，通過一種新型的電壓轉換器件，克服了普通開關型電源噪聲大，紋波高的缺點。最后，為了方便的獲取采集到的有效信號，設計了簡單可靠的嵌入式采集方案，包括硬件電路