Diseño de un amplificador Lock-in portátil haciendo uso de la tarjeta de audio de una computadora para su aplicación como analizador fototérmico

Abstract

Debido al propósito general de los amplificadores comerciales, estos cuentan con funciones que no son utilizadas en un sistema de espectroscopia fotoacústica y en consecuencia el costo de adquisición es desproporcionado a la funcionalidad de la que se saca partido, por lo que el desarrollo de un amplificador lock-in portátil y reconfigurable permitirá incrementar la relación costo beneficio, y facilitará la aplicación en mediciones in situ. Se reporta en el presente trabajo de tesis la descripción de la construcción de un prototipo de amplificador Lock-in (LIA) mediante la implementación de la tarjeta de procesamiento de sonido de una computadora, destinado a mediciones de técnicas fototérmicas cuya respuesta este comprendida dentro de la banda de frecuencias audibles (10 - 20 kHz).El prototipo consta de un programa de computadora desarrollado con la plataforma de Labview 2011 que controla la adquisición de señales mediante una tarjeta de procesamiento de sonido integrada marca Realtek modelo ALC892, un módulo de amplificación de ganancia programable y generación de onda cuadrada en base a un microcontrolador PIC, que brinda al sistema la capacidad de generar una onda de referencia y excitación para la fuente de luz de forma interna o trabajar sincronizado con una referencia externa. ABSTRACT The general porpoise commercial lock-in amplifiers (LIA) are designated for its use wherever the amplification of signals is necessary, but maintaining a small noise-to-signal ratio. However, the large variety of signals, for which the LIA was designed, forces this device to have functions that are not used in photoacoustic spectroscopy systems, having also the disadvantage of not being easily reconfigurable and portable equipment. The main goal of this work is the design and construction of a LIA, implemented by using a PC sound card, to measure experimental photothermal signals (especially for frequency-resolved modality), within the audible frequency band (10 Hz - 20 kHz). This prototype will be appropriate to modular measurement systems for thermal characterization of solid and liquids materials, from which thermal conductivity and thermal diffusivity can be determined, allowing the performance of in situ measurements. This prototype consists of external hardware designed and built to the adequacy the incoming photothermal signal, allowing of the connection of different types of sensors, such as photopyroelectric sensors rather that only electret microphones (commonly used for photoacoustics), the PC sound card, and a computer program written in the LabVIEW platform, which controls the elements of the PC sound card, makes the relevant calculations and store the measured data. The system operation will be similar to a dual phase LIA, having the capability to use the internal generated reference signals, used into the phase sensitive detection processes, also for control of the light source porpoises.