过程可调的光电传感器Ⅰ-Ⅴ测试系统

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光电传感器是一种能将光辐射转换为电信号的器件,在现代生产生活的各个领域均发挥着不可替代的重要作用。微纳制造技术的发展,一方面使光电传感器逐渐向微型化和低功耗化方向发展;另一方面,涌现出如基于石墨烯、钙钛矿和III-V族化合物等新兴材料制成的光电传感器。I-V测试是光电传感器性能表征手段中应用最为广泛的一种,随着光电传感器的发展,对光电传感器I-V测试提出了更高的要求。基于此,本文利用LabVIEW设计了一个过程可调的光电传感器I-V测试系统,利用小波阈值降噪的方法,减小了噪声对有用信号的影响,可以完成皮安到毫安范围内光电传感器I-V特性曲线的测试工作,并且可以实现测试过程可调及远程控制的功能。本文设计并搭建的过程可调的光电传感器I-V测试系统,主要包括数据产生模块、数据采集模块、数据处理以及远程控制模块。系统以LabVIEW作为软件开发平台,采用面向过程和面向组件的混合编程方法,在人机界面实时显示采集所得数据,实现采集、处理、显示、存储及读取等功能。对比了内网映射等远程控制方法的响应时间及稳定性,最终选择使用云服务器及Web技术实现远程控制功能,在广域网中通过浏览器即可访问测试控制程序进行远程控制。针对弱电流情况下易受外界噪声影响的问题,结合MATLAB设计小波阈值降噪方法实现数据处理功能,仿真实验结果表明,在信号未出现失真的情况下能有效提高信噪比。为检验本测试系统的各项功能,本文测试了标准阻值电阻的I-V曲线和光电传感器的暗电流-电压曲线,对测量值与理论值进行对比,验证了系统的稳定性与可靠性;对光电传感器的光电流-电压曲线进行测试,检验了系统的实用性;最后对输出电流信号为纳安的光电传感器I-V曲线进行测试,使用小波阈值降噪后信噪比提高了31%,说明所设计测试系统在弱电流情况下对于噪声有较好的处理能力。经过对多种器件及光电传感器的测试,说明本系统具有过程可调,量程范围宽,稳定性好,精度高等特点,适用于多种光电传感器的I-V测试,对于其它输出电流微弱元器件的测试提供了一种可靠、通用的设计方案,为其它测试工作中远程控制功能的实现提供了借鉴,具有十分重要的应用意义。
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