Phân tích lỗi hệ thống của máy dò quang

Phân tích lỗi hệ thống của máy dò quang

I. Giới thiệu các yếu tố ảnh hưởng đến lỗi hệ thống trongMáy dò ảnh

Những cân nhắc cụ thể đối với lỗi hệ thống bao gồm: 1. Lựa chọn thành phần:điốt quang, bộ khuếch đại hoạt động, điện trở, tụ điện, ADC, ics nguồn điện và nguồn điện áp tham chiếu. 2. Môi trường làm việc: Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm, v.v. 3. Độ tin cậy của hệ thống: Độ ổn định của hệ thống, hiệu suất EMC.

Ii. Phân tích lỗi hệ thống của bộ tách sóng quang

1. Điốt quang: Trong mộtphát hiện quang điệnhệ thống, ảnh hưởng của điốt quang đến các lỗi củahệ thống quang điệnchủ yếu được thể hiện ở các khía cạnh sau:

(1) Độ nhạy (S)/Độ phân giải: Tỷ số giữa gia số tín hiệu đầu ra (điện áp/dòng điện) △y với gia số đầu vào △x gây ra gia số đầu ra △y. Tức là, s=△y/△x. Độ nhạy/Độ phân giải là điều kiện tiên quyết để lựa chọn cảm biến. Thông số này được thể hiện cụ thể trong tương quan trực tiếp của điốt quang là dòng tối, và trong biểu hiện cụ thể của bộ tách sóng quang là công suất tương đương nhiễu (NEP). Do đó, phân tích cơ bản nhất về sai số hệ thống yêu cầu độ nhạy (S)/Độ phân giải phải cao hơn yêu cầu sai số thực tế để đáp ứng yêu cầu sai số của toàn bộ hệ thống quang điện, vì tác động của sai số do các yếu tố được đề cập sau đây gây ra cũng cần được xem xét.

(2) Độ tuyến tính (δL): Mức độ tuyến tính của mối quan hệ định lượng giữa đầu ra và đầu vào của bộ tách sóng quang. yfs là đầu ra toàn thang đo, và △Lm là độ lệch tuyến tính tối đa. Điều này được thể hiện cụ thể trong độ tuyến tính và công suất ánh sáng bão hòa tuyến tính của bộ tách sóng quang.

(3) Độ ổn định/Độ lặp lại: Bộ tách sóng quang có sự không nhất quán đầu ra đối với cùng một đầu vào ngẫu nhiên, đây là một lỗi ngẫu nhiên. Độ lệch tối đa của các nét tiến và lùi được xem xét.

(4) Độ trễ: Hiện tượng mà các đường cong đặc tính đầu vào-đầu ra của bộ tách sóng quang không chồng lên nhau trong quá trình di chuyển tới và lui của nó.

(5) Độ trôi nhiệt độ: Ảnh hưởng của mỗi thay đổi nhiệt độ 1℃ đến sự thay đổi đầu ra của bộ tách sóng quang. Độ lệch độ trôi nhiệt độ △Tm do độ trôi nhiệt độ gây ra được tính toán thông qua phép tính độ trôi nhiệt độ của phạm vi nhiệt độ môi trường làm việc △T.

(6) Độ trôi theo thời gian: Hiện tượng đầu ra của bộ tách sóng quang thay đổi theo thời gian khi biến đầu vào không đổi (nguyên nhân chủ yếu là do sự thay đổi trong cấu trúc thành phần của chính nó). Ảnh hưởng độ lệch toàn diện của bộ tách sóng quang lên hệ thống được tính toán thông qua tổng vectơ.

2. Bộ khuếch đại thuật toán: Các thông số chính ảnh hưởng đến lỗi hệ thống Bộ khuếch đại thuật toán Điện áp bù Vos, Độ trôi nhiệt độ Vos, dòng điện bù đầu vào Ios, Độ trôi nhiệt độ Ios, dòng điện phân cực đầu vào Ib, trở kháng đầu vào, điện dung đầu vào, nhiễu (nhiễu điện áp đầu vào, nhiễu dòng điện đầu vào) Nhiễu nhiệt độ khuếch đại thiết kế, tỷ lệ loại bỏ nguồn điện (PSRR), tỷ lệ loại bỏ chế độ chung (CMR), độ lợi vòng hở (AoL), tích số độ lợi-băng thông (GBW), tốc độ thay đổi (SR), thời gian thiết lập, tổng độ méo hài.

Mặc dù các thông số của bộ khuếch đại thuật toán cũng quan trọng như việc lựa chọn điốt quang, nhưng do giới hạn không gian, định nghĩa và mô tả chi tiết về các thông số này sẽ không được trình bày ở đây. Trong thiết kế thực tế của bộ tách sóng quang, ảnh hưởng của tất cả các thông số này đến sai số hệ thống cần được đánh giá. Mặc dù không phải tất cả các thông số đều có thể có tác động đáng kể đến yêu cầu dự án của bạn, nhưng tùy thuộc vào các tình huống ứng dụng thực tế và nhu cầu khác nhau, các thông số trên sẽ có tác động khác nhau đến sai số hệ thống.

Có nhiều thông số cho bộ khuếch đại thuật toán. Đối với các loại tín hiệu khác nhau, các thông số chính gây ra lỗi hệ thống có thể tập trung vào tín hiệu DC và AC: Tín hiệu DC biến thiên, điện áp bù đầu vào Vos, độ trôi nhiệt độ Vos, dòng bù đầu vào Ios, dòng phân cực đầu vào Ib, trở kháng đầu vào, nhiễu (nhiễu điện áp đầu vào, nhiễu dòng điện đầu vào, nhiễu nhiệt độ khuếch đại thiết kế), tỷ số loại bỏ nguồn điện (PSRR), tỷ số loại bỏ chế độ chung (CMRR). Tín hiệu biến thiên AC: Ngoài các thông số trên, cần xem xét thêm các thông số sau: điện dung đầu vào, độ lợi vòng hở (AoL), tích số khuếch đại băng thông (GBW), tốc độ dịch chuyển (SR), thời gian thiết lập và độ méo hài tổng.