0 引 言

　　目前由于對光感器件的測試大都依賴于全手工完成，不僅測試效率低，而且測試過程的精度以及測試數(shù)據(jù)的可靠性都不能得以保證。

　　根據(jù)現(xiàn)狀，設計了一套針對光感信號測試的智能型信號采集分析系統(tǒng)。在設計該系統(tǒng)時充分考慮其使用的穩(wěn)定性，可靠性以及可維護性，特別是對系統(tǒng)故障自診斷方面進行了強化，這里將針對該系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)進行論述。

　　1 自動數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)

　　在現(xiàn)有常見工程中，數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)一般必須包含兩個模塊：數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊。

　　數(shù)據(jù)采集模塊的任務是按照工作人員預先設計好的順序以及指定參數(shù)進行數(shù)據(jù)的自動采集，并且進行存儲以便被數(shù)據(jù)分析模塊調(diào)用。數(shù)據(jù)采集模塊一般包括硬件部分和軟件部分：硬件部分包括采集過程所需要的測試儀器以及采集模塊控制電路設計，而軟件部分則包括測試系統(tǒng)的驅(qū)動以及信號采集過程的軟件設計。

　　數(shù)據(jù)分析模塊的任務是調(diào)用數(shù)據(jù)采集模塊采集完成的數(shù)據(jù)進行各種數(shù)據(jù)分析，包括數(shù)據(jù)比較，數(shù)據(jù)查詢，報表的生成和打印等功能。

　　2 光感器件

　　光感器件的作用是能夠?qū)⒐庑盘栕兂呻娦盘?。光感器件按探測原理可分為兩類：熱探測型和光子探測型。熱探測型首先將光信號的能量變?yōu)樽陨淼臏囟茸兓?，然后再依賴于器件某種溫度敏感特性將溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳碾娦盘?。光子探測型基于光電效應原理，即利用光子本身能量激發(fā)載流子，響應速度快靈敏度高，使用最為廣泛。

　　3 針對光感器件設計的數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)

　　3．1 系統(tǒng)的需求分析

　　針對光感器件測試過程所需要達到的精度，設計自動數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。通過本系統(tǒng)希望大大提高測試效率并保證測試的可靠性、穩(wěn)定性和可維護性。

　　3．2 測試的對象

　　本系統(tǒng)所測試的對象為八象限光電二極管，該器件具有的特點：象限呈軸對稱且中心對稱分布，感光區(qū)域(所需要測試的部位)有8個，分別為內(nèi)四象限和外四象限。內(nèi)四象限感光面較小，而且感光層分布不均勻，測試難度高。外四象限感光面較大，而且感光層分布均勻，測試難度低。

　　對該器件的測試過程是：將一定波長的激光光源照射該器件，分別在找到八個象限內(nèi)相應感應最大的測試值作為測試數(shù)據(jù)，所需要測試不同的數(shù)據(jù)可以通過控制采集模塊內(nèi)部電路以及控制采集參數(shù)來完成。

　　3．3 系統(tǒng)的基本原理

　　系統(tǒng)的基本原理如圖1所示。
 

　　通過數(shù)據(jù)采集模塊得到測試數(shù)據(jù)，把測試數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

　　有了測試數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)維護模塊就可以進行數(shù)據(jù)的刪除、修改、備份／恢復等維護工作。

　　數(shù)據(jù)打印模塊完成對測試數(shù)據(jù)的打印工作。

　　數(shù)據(jù)分析模塊通過設置測試參數(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。

　　系統(tǒng)設置模塊實現(xiàn)系統(tǒng)正常運行的各種參數(shù)的設置。

　　該系統(tǒng)的基本需求首先是需要實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的采集，并能由采集數(shù)據(jù)通過計算公式計算出分析數(shù)據(jù)，最后把采集數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)一并存入數(shù)據(jù)庫。

　　3．4 系統(tǒng)的環(huán)境

　　由于光感器件測試時對環(huán)境變化非常靈敏，因此將此系統(tǒng)設計在一個長寬高分別為：4 m×3 m×2．5 m的屏蔽室中，將自然光、電磁干擾、人為因素對測試過程的影響減到最小程度。

　　3．5 系統(tǒng)的硬件設計

　　考慮到對被測試器件所需的激光光源位置需要固定，系統(tǒng)的硬件框架設計如下：由3臺具有高靈敏度的步進電機帶動構(gòu)成三維移動平臺，被測器件固定在該平臺上。通過示波器返回光電器件的輸出，由軟件程序找到某一象限內(nèi)的感光最大值。通過串口將控制命令代碼傳給控制電路的單片機，并由單片機來改變不同的測試條件進行測試。系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。
 

　　由于光感器件測試時所要求的高靈敏度，采集模塊硬件需要很高的精度。本系統(tǒng)應用北京卓立漢光儀器有限公司生產(chǎn)的SC300系列步進電機控制箱，設計出一套xyz三軸可控系統(tǒng)。x軸采用TSAx一(A)系列標準型電控平移臺，分辨率達到1．25μm。y軸采用TSAx—C系列超薄型電控平移臺，分辨率達到了O．625μm。z軸采用TSAV60—1S電控升降臺，分辨率達到了O．01mm。三個軸的精度都達到了測試要求。

　　采集模塊的核心工作由一塊51系列單片機來完成，當采集系統(tǒng)根據(jù)用戶要求到達需要測試處，單片機負責切換測試的通道，以及測試采集數(shù)據(jù)。

　　3．6 系統(tǒng)的接口設計

　　為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的存儲、分析處理功能，有必要實現(xiàn)一套數(shù)據(jù)采集并存儲、分析處理和查詢的軟件系統(tǒng)，基本的方法是通過PC與TDS3000示波器連接得到采集數(shù)據(jù)，并儲存到數(shù)據(jù)庫進行分析處理。

　　本系統(tǒng)運行于Windows系列操作系統(tǒng)平臺之上，需要PC和測試儀器TDS3000之間進行連接，并且安裝儀器所帶的相關(guān)設備驅(qū)動。硬件的連接方式是使用PC的以太網(wǎng)口和TDS3000的以太網(wǎng)口相連接。通過使用測試命令，可以使測試軟件方便地得到測試儀器的采集數(shù)據(jù)。