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基于DSP的半导体激光精密控制方法研究
资料介绍
由于半导体激光器具有尺寸小、重量轻、低电压驱动、寿命长等优点，因而其在光谱分析、激光医学、精密测量以及新型全固态激光等领域的应用越来越广泛。然而，它对工作温度及驱动电流非常敏感，它们的波动会对其输出光特性参数产生影响，并有可能直接危及器件的安全使用。 运用单片机对半导体激光驱动电源进行控制，实现对半导体激光器可靠的自动软保护以及对半导体激光系统输出光功率的控制，并获得很强的噪声抑制能力。 由于采用数字控制技术，弥补了传统纯模拟驱动系统性能上的不足，可有效避免人为操作不当或其他客观因素造成昂贵的激光器件的破坏损耗，但是，由于单片机本身性能有限（如转换精度不高，指令执行时间长等），无法处理复杂的运算，不能快速的响应系统要求。因此本课题引进DSP 对半导体激光器驱动电源及温度进行精确控制。 在设计制作了高稳定的、具有各种保护功能的驱动电路的前提下，本系统选用TI 公司的DSP 芯片TMS320F2812 作为控制核心，用MOS 桥电路驱动TEC 热电模块，避免了直流放大带来的影响。在信号处理方面，借助DSP 实时处理迅速、处理数据量大的优点，首先设计了一个FIR 带阻滤波器实现电流滤波，从该滤波器的相频响应曲线可以看出，滤波器输入和输出波形只有时间上的延迟，没有波形畸变，因而不存在延迟失真；其次，为实现电流精密稳定控制，采用一种新的自整定智能PID 优化算法，由于它只识别被控特性的某些特征参数，不受被控对象模型阶数的限制，从而减小了计算量，增强了系统的实时性，并且避免了闭环可识别性以及模型偏移问题；最后，系统采用Fuzzy-PID 对温度进行控制，它既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有PID 控制精度高的特点，通过判断实际温度与设定温度差值的大小来决定是否进入PID 控制，不但加快了达到设定温度的时间，而且解决了对无精确数学模型、温度量滞后系统的精密控制。采用DSP控制的半导体激光驱动电源，依靠DSP 强大的运算能力，可以实现传统单片机不能实现的实时处理任务，而且调节更为稳定，响应更为迅速。 本系统经实验测试，达到如下技术指标：半导体温控，工作温度25℃，温度稳定度±0.1℃；输出电流为0~2A 连续可调，电流稳定度小于0.02...
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| 基于DSP的半导体激光精密控制方法研究.pdf | 1M |
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