相敏检波信号采集系统主要由低噪声放大器、函数发生器和锁相放大器构成,基于相敏检测技术,对微弱周期温升辐射信号进行放大采集。双波长带通滤光片辐射计是光电探测子系统中的核心器件。由精密光阑、滤光片、探测器和恒温水冷系统组成,可以减小由于光阑衍射效应导致的修正,探测器的倾斜角度略有增大,可以有效减小光学器件间的多次反射。那么双波长测温仪有哪几种放大器?
1、低噪声放大器
由于主动式测温系统中调制激光对高温样品表面温度产生的温升扰动相对于样品自身温度来说很微小,加之光路介质造成的信号损失,滤光片辐射计可探测得到的温升辐射信号十分有限。因此,如果将滤光片辐射计探测信号直接接入锁相放大器进行相敏检波处理,信噪比可能很差,甚至无法分离出温升辐射信号。所以主动式测温系统中在滤光片辐射计与锁相放大器之间接入低噪声放大器对信号进行先行放大,以便提升后续测量温升辐射信号的信噪比。
2、数字锁相放大器
锁相放大器在科研领域通常被用于测量微小的交流信号,甚至当待测信号弱于背景噪声时,仍可以做出正确的测量。锁相放大器基于相关原理设计而成,通道内包含乘法器和积分器,可以将交流信号进行相敏检测处理放大。由于参考信号与待测信号同相位及同频率,锁相放大器可将特定频率与相位的待测信号提取出来,并过滤掉噪声。为方便提取锁相放大器采集数据,以及实时监控样品加热温度变化,对锁相放大器以及样品监控热电偶外接数字表进行图像化编程,终实现数据自动采集存储。
成像与瞄准装置由光学透镜成像镜头结合激光准直器及光纤分束器构成,用于将目标成像至滤光片辐射计入口,考虑发射激光和探测温升辐射需要同轴光路以及未来的应用现场环境限制,要求光学镜头必须便携、体积小,能够安装在三脚架上或光学平台上,双波长测温仪要具备目视瞄准或激光辅助瞄准功能。