第六章红外辐射测量仪器及基本参数测量.ppt

* 适合于锁相放大器检测的信号应该是单频率的，或者说传导频谱所占宽度是较窄的，也就是要求信号所携带的检测量(信息)的变化是很缓慢的，否则检出的信息就会因丢失高额分量而畸变。 * 二、取样积分器 取样积分器(Boxcar)， 是一种微弱信号检测系统。它在原理上是很古老的，它利用周期性信号的重复特性，在每个周期内对信号的一部分取样一次，然后经过积分器算出平均值，于是各个周期内取样平均信号的总体便展现了待测信号的真实波形。因为信号提取(取样)是经过多次重复的，而噪声多次重复的统计平均值为零，所以可大大提高信噪比，再现被噪声淹没的信号波形。 * 取样积分器的工作原理 1、取样门及积分器 取样点的值，应是信号和噪声的和，我们以信号和噪声功率平均值来看积分前后信噪比的变化。若输入信号为Vsi，经过积分器m次积累后所得到的输出电压为 输出信号平均功率为 * 噪声电压是随机量Vni ，经过m次叠加后相加值仍为随机变量， 其噪声功率满足统计规律，经过m次积累以后，相加所得值Pn变为单次的m倍 * 通过累积以后获得的倍噪比为 通过累积以后信号噪声幅值比(SNIR)为 * 运行步骤： 利用检测光脉冲的激励源取得和输入光脉冲同步的触发信号； 利用门延时和门脉冲宽度控制单元形成与触发脉冲具有恒定时延或时延与时间成线性关系的可调脉宽取样脉冲串； 取样脉冲控制取样开关对连续的周期性变化信号进行扫描取样； 积分器对取样信号进行多次线性累加，经过滤波后获得输出信号。 * 取样门及积分器 * * 取样积分器通常有两种工作模式，即定点式和扫描式。定点式取样积分器是测量周期信号的某一瞬态平均值； 扫描式取样积分器则可以恢复和记录被测信号的波形。下面分别讨论这两种模式。 * 2．定点式取样积分器 * 定点式取样是对被噪声淹没的信号在固定点取样、平均，所以经m次取样平均后，其幅值倍噪比改善为m1/2。 定点式取样积分器仅能在噪声中提取信号瞬时值，其功能与锁定放大器相同，不同的定点可通过手控延时电路来实现。 * 3．扫描式取样积分器 扫描式取样积分器利用取样脉冲在信号波形上延时取样，可以恢复被测信号波形。它主要包括可变时延的取样脉冲和在取样脉冲控制下作同步积累这两个过程。 扫描式取样积分器可得到形状与输入的被测信号相同，而在时间上大大放慢了的输出波形，故扫描式取样积分器能在噪声中提取信号并恢复波形。 * * 由于慢扫描电压相对于时基电压变化十分缓慢，因而取样脉冲相对于触发脉冲的移动也是十分缓慢的，以至在输入的被测信号波形上每一“点”依次可以掠过多个门宽的取样脉冲，从而对波形每个取样“点”进行多次积累平均。 * 特点： 适用于由脉冲光源产生的连续周期变化的信号波形测量或单个光脉冲的幅度测量。需要有与光脉冲同步的激励信号； 是一个取样放大器，在每个信号脉冲周期内只取一个输入信号值； 在多次取样过程中，门积分器对被测信号的多次取样值进行线性叠加，而对随机噪声是矢量叠加，所以，对信号有恢复和提取作用； 在测量占空比小于50％的窄脉冲光强度下，信噪比好于锁相放大器； 用扫描方式测量信号波形时能得到100ns的时间分辨率； 双通道系统能提供自动背景和辐射源补偿。 * 三、光子计数系统 一种利用光电倍增管能检测当管子能量的功能，通过光电子计数的方法测量极微弱光脉冲信号的装置。 1、类型： 基本的光子计数系统：见下页； 源补偿的光子计数系统 ； 背景补偿的光子计数系统。 * PMT 比例计 计数器 数模转换器 放大器 光子 参考电压 光子脉冲 噪声 技术脉冲 鉴别器 模拟输出 数字输出 模拟输出 基本的光子计数系统 入射到光电倍增管阴极上的光子引起输出信号脉冲，经过放大器输送到一个脉冲高达鉴别器上，从中分离出单光子脉冲，再用计数器计数光子脉冲数。计算出一定时间间隔内的计数值，以数字或模拟形式输出。 * 2、基本过程： 用光电倍增管检测弱光的光子流，形成包括噪声信号在内的输出光脉冲； 利用脉冲幅度鉴别器鉴别噪声脉冲和多光子脉冲，只允许单光子脉冲通过； 利用光子脉冲计数器检测光子数，根据测量目的，折算出被测参量； 为补偿辐射源或背景噪声的影响，可采用双通道测量方法。 * 3、特点： 只适合于极弱光测量不能测量包含许多光子的短脉冲强度； 良好的信噪比； 必需选择带有制冷器的光电倍增管或微通道板； 不用数模转换即可提供数字输出。 * * 在强关联材料，高温超导体，半导体材料，有机高分子材料，智能材料及纳米材料的制备和鉴定分析中，都广泛应用拉曼散射技术。 如研究材料的晶体结构，成份均匀性，结构变异，缺陷和应力等方面的信息。通过对拉曼谱的分析 * 石墨 * 一、概述 散