半导体激光器温度控制技术的研究
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半导体激光器温度控制技术的研究
作者:范吉中 Publish: 2005-5-10 Hits:-
【中文题名】 半导体激光器温度控制技术的研究
【英文题名】 Study of Laser Diode Temperature Control Technology
【学科专业】 测试计量技术及仪器
【论文级别】 硕士论文
【投稿时间】 2005-5-10
【中关键词】 半导体激光器,半导体致冷器,数字PID控制,拉格朗日插值,,
【英关键词】 Laser   diode,thermoelectric   cooler,digital   PID   control,Lagrange interpolation,
【分类导航】 工业技术>无线电电子学、电信技术>光电子技术、激光技术>激光技术、微波激射技术>激光器>
【论文摘要】 目前,半导体激光器(LD)广泛应用于科研、国防、工业等领域中。当LD用于精 密仪器时,自身产生的热量严重影响着LD的输出特性(如LD输出波长随温度的漂移), 进而影响仪器的精度及使用寿命,此时就需要对LD的温度变化进行严格控制。本课 题的被控对象是中小功率LD的温度,采用铂电阻作为温度传感器,利用无污染、制冷 效果显著的制冷器件--半导体致冷器作为系统执行元件,研制了一种基于MCS-51 系列微控制器的高精度LD温度控制系统。 由于LD温度数学模型的不确定性(LD温度随注入LD的电流大小的改变而改变), 而且系统控温精度要求比较高(0. 2℃),传统的控温方法难以实现。因此,本系统采 用模糊控制理论与数字PID参数自适应调整相结合的控制算法。该控制算法的实现过 程是:首先,以工程中常用的临界比例度法,确定系统在特定温度点数字PID控制的 参数;其次,利用特定温度点数字PID的参数,由拉格朗日二次插值得到P、I、D参 数的插值公式;最后,系统对具体设定的温度点,根据插值公式进行数字PID参数自 整定调整,进而输出适当控制量,以控制LD的温度。 为了在整个温度控...
【论文题纲】
1 绪论 9-12
1.1 半导体激光器(LD)的特点及应用 9-10
1.2 LD温度控制技术研究现状 10
1.3 本课题的基本要求及主要研究内容 10-12
2 研究方案的设计 12-15
2.1 常用温度控制系统方案的分析 12-13
2.2 LD用温度控制系统的方案设计 13-15
3 数字PID控制理论及系统控制算法 15-21
3.1 PID控制原理 15-16
3.2 数字PID控制及其实现方法 16-17
3.3 拉格朗日插值理论及模糊控制系统原理 17-21
3.3.1 拉格朗日插值(Lagrange) 17-19
3.3.2 模糊控制系统 19-21
4 系统硬件设计 21-38
4.1 温度传感器及其处理电路 21-25
4.1.1 温度传感器与铂热电阻 21-22
4.1.2 铂热电阻处理电路 22-25
4.2 单片机接口电路设计 25-33
4.2.1 微控制器概述 25-26
4.2.2 A/D与D/A转换器及其电路 26-32
4.2.3 系统显示电路 32-33
4.3 半导体制冷器及其驱动电路设计 33-36
4.3.1 半导体制冷硅简介 34-35
4.3.2 半导体制冷硅驱动电路 35-36
4.4 本章小结 36-38
5 温控系统软件设计 38-45
5.1 温控系统软件综述 38-39
5.2 温控系统软件算法 39-41
5.3 温控系统软件结构与流程图 41-44
5.4 本章小结 44-45
6 LD温度信号采集与分析系统 45-52
6.1 系统简介 45-48
6.2 系统设计 48-51
6.2.1 硬件电路设计 48-49
6.2.2 软件设计 49-51
6.3 本章小结 51-52
7 系统实验与分析 52-61
7.1 实验方法 52-53
7.2 实验过程与实验现象 53-57
7.3 实验结果与分析 57-60
7.4 本章小结 60-61
全文总结 61-62
致谢 62-63
参考文献 63-65
攻读硕士学位期间发表论文 65-66
附录 66-68
【DOI】 LunWen.ID:2.2008.340635
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