一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)的微弱光信號(hào)檢測(cè)電路，具體地涉及一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路。
【背景技術(shù)】
[0002]微弱光通常是指在人眼明視覺(jué)所需的最低視場(chǎng)亮度水平(約10 cd / m2)以下的光度計(jì)量，它是光度學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)非常重要的組成部分。微弱光信號(hào)檢測(cè)在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域具有很廣泛的用途，微弱光信號(hào)的檢測(cè)方法也有很多種，常用的檢測(cè)方法主要是光電檢測(cè)技術(shù)，光電檢測(cè)技術(shù)從原理上講可以檢測(cè)一切能夠影響光量和光特性的非電量。它可通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)把待檢測(cè)的非電量信息變換成為便于接受的光學(xué)信息，然后用光電探測(cè)器件將光學(xué)信息量變換成電量，并進(jìn)一步經(jīng)過(guò)電路放大、處理，以達(dá)到電信號(hào)輸出的目。
[0003]目前，對(duì)于微弱光信號(hào)檢測(cè)，許多學(xué)者從測(cè)量電路的角度進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。比如通過(guò)數(shù)字濾波系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多通道同時(shí)檢測(cè)弱光信號(hào)。對(duì)微弱光電流測(cè)量電路的測(cè)量原理及其電路噪聲進(jìn)行了分析，并設(shè)計(jì)了增益控制電路，能夠?qū)崿F(xiàn)1X10-12?1X10-3A的微弱電流信號(hào)測(cè)量。建立光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型，分析微弱光信號(hào)前置放大電路的等效模型，并對(duì)主放大器和濾波器進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析。現(xiàn)有技術(shù)中的微弱光信號(hào)檢測(cè)電路仍存在著靈敏度不高、不易便攜、不可重復(fù)性、精度低的問(wèn)題，參考中國(guó)專利，專利號(hào)為201310412597.6,其公開(kāi)了一種一種極微弱光信號(hào)的自校正檢測(cè)電路，其特征在于:包括一可控光源、一光導(dǎo)纖維、一光電轉(zhuǎn)換單元、一放大單元和一中央處理器，所述中央處理器控制所述可控光源激發(fā)熒光一預(yù)定時(shí)間后關(guān)閉所述可控光源，所述中央處理器接收所述放大單元中的信號(hào)并將其與一預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較以判斷所述放大單元是否處于運(yùn)放線性工作區(qū)，若不處于運(yùn)放線性工作區(qū)則通過(guò)所述中央處理器改變所述放大單元的工作狀態(tài)后重新判斷，若處于運(yùn)放線性工作區(qū)則進(jìn)行采樣測(cè)量熒光信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路，本發(fā)明具有工作電壓范圍寬，開(kāi)環(huán)增益高，噪聲低，溫漂小等優(yōu)點(diǎn)；而且還具有小型便攜、靈敏度高、重復(fù)性好等特點(diǎn)，在微弱光信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方面具有很好的應(yīng)用前景。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0006]本發(fā)明一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路，其中包括暗箱、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU、液晶顯示、PC機(jī)；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:暗箱內(nèi)設(shè)置有透鏡，與透鏡相連的濾光片，與濾光片相連的針孔，再與針孔相連的光電倍增管；當(dāng)微弱光信號(hào)即待測(cè)微弱光通過(guò)檢測(cè)裝置的接收窗口進(jìn)入暗箱，經(jīng)過(guò)透鏡匯聚、濾光片和針孔過(guò)濾，進(jìn)入光電倍增管檢測(cè)窗，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換后將光學(xué)信號(hào)變換成電信號(hào)，整個(gè)光路部分密封在暗箱中，可以有效避免外界雜散光的干擾；然后電信號(hào)通過(guò)放大電路和信號(hào)采集A/D轉(zhuǎn)換處理電路，變換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)傳送給CPU最后將測(cè)量結(jié)果顯示在液晶屏上，或者上傳到PC機(jī)上。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述光電倍增管是采用一種高靈敏度的光電轉(zhuǎn)換元件，將檢測(cè)到的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)化為微弱電信號(hào)；其次光電倍增管輸出的是微電流信號(hào)，必須要進(jìn)行ι-ν轉(zhuǎn)換，將微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。
[0008]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述液晶顯示是采用點(diǎn)陣式液晶模塊，該液晶屏幕由122X32點(diǎn)陣構(gòu)成，提供二行、每行8個(gè)漢字或16個(gè)字母的顯示容量；該模塊不帶字庫(kù)，漢字和字母的顯示需要自行編制字庫(kù)；該顯示模塊內(nèi)嵌的字型ROM提供16X16點(diǎn)陣；另外，該模塊還提供2個(gè)122X16點(diǎn)陣的圖形設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器(Graph Design RAM,⑶RAM)以實(shí)現(xiàn)圖形顯示，該模塊與微處理器的電氣接口為并行方式。
[0009]進(jìn)一步地，所述放大電路采用美國(guó)AD公司生產(chǎn)的高精度自穩(wěn)零型運(yùn)算放大器AD8630，AD8630的基本參數(shù)配置為:失調(diào)電壓為1 μ V ;溫漂為0.002 μ V/
70 V ;共模抑制比為130 dB ;信號(hào)帶寬在0.1?10 Hz范圍內(nèi)時(shí)，電壓噪聲峰峰值為
0.5 μ V ;電流噪聲密度為5fA /Hz，滿足對(duì)微弱電流信號(hào)放大的要求。
[0010]本發(fā)明的有益效果是。
[0011]本發(fā)明采用光電倍增管作為高靈敏光電轉(zhuǎn)換器件，提供了一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路裝置，其中光路部分密封在暗箱中能有效避免外界雜散光的干擾；基于電阻和高精度自穩(wěn)零運(yùn)算放大器的放大電路，工作電壓范圍寬，開(kāi)環(huán)增益高，噪聲低，溫漂小等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明具有小型便攜、靈敏度高、重復(fù)性好等特點(diǎn)，在微弱光信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方面具有很好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，為本發(fā)明一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。圖中包括暗箱、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU、液晶顯示、PC機(jī)；暗箱內(nèi)設(shè)置有透鏡，與透鏡相連的濾光片，與濾光片相連的針孔，再與針孔相連的光電倍增管；當(dāng)微弱光信號(hào)即待測(cè)微弱光通過(guò)檢測(cè)裝置的接收窗口進(jìn)入暗箱，經(jīng)過(guò)透鏡匯聚、濾光片和針孔過(guò)濾，進(jìn)入光電倍增管檢測(cè)窗，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換后將光學(xué)信號(hào)變換成電信號(hào)，整個(gè)光路部分密封在暗箱中，可以有效避免外界雜散光的干擾；然后電信號(hào)通過(guò)放大電路和信號(hào)采集A/D轉(zhuǎn)換處理電路，變換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)傳送給CPU最后將測(cè)量結(jié)果顯示在液晶屏上，或者上傳到PC機(jī)上。
[0014]本發(fā)明所述光電倍增管是采用一種高靈敏度的光電轉(zhuǎn)換元件，將檢測(cè)到的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)化為微弱電信號(hào)；其次光電倍增管輸出的是微電流信號(hào)，必須要進(jìn)行Ι-v轉(zhuǎn)換，將微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。所述液晶顯示是采用點(diǎn)陣式液晶模塊，該液晶屏幕由122X32點(diǎn)陣構(gòu)成，提供二行、每行8個(gè)漢字或16個(gè)字母的顯示容量；該模塊不帶字庫(kù)，漢字和字母的顯示需要自行編制字庫(kù)；該顯示模塊內(nèi)嵌的字型ROM提供16X16點(diǎn)陣；另外，該模塊還提供2個(gè)122X16點(diǎn)陣的圖形設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器(Graph Design RAM,⑶RAM)以實(shí)現(xiàn)圖形顯示，該模塊與微處理器的電氣接口為并行方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路，其中包括暗箱、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU、液晶顯示、PC機(jī)；其特征在于:暗箱內(nèi)設(shè)置有透鏡，與透鏡相連的濾光片，與濾光片相連的針孔，再與針孔相連的光電倍增管；當(dāng)微弱光信號(hào)即待測(cè)微弱光通過(guò)檢測(cè)裝置的接收窗口進(jìn)入暗箱，經(jīng)過(guò)透鏡匯聚、濾光片和針孔過(guò)濾，進(jìn)入光電倍增管檢測(cè)窗，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換后將光學(xué)信號(hào)變換成電信號(hào)，整個(gè)光路部分密封在暗箱中，可以有效避免外界雜散光的干擾；然后電信號(hào)通過(guò)放大電路和信號(hào)采集A/D轉(zhuǎn)換處理電路，變換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)傳送給CPU最后將測(cè)量結(jié)果顯示在液晶屏上，或者上傳到PC機(jī)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路，其特征在于:所述光電倍增管是采用一種高靈敏度的光電轉(zhuǎn)換元件，將檢測(cè)到的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)化為微弱電信號(hào)；其次光電倍增管輸出的是微電流信號(hào)，必須要進(jìn)行ι-ν轉(zhuǎn)換，將微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路，其特征在于:所述液晶顯示是采用點(diǎn)陣式液晶模塊，該液晶屏幕由122X32點(diǎn)陣構(gòu)成，提供二行、每行8個(gè)漢字或16個(gè)字母的顯示容量；該模塊不帶字庫(kù)，漢字和字母的顯示需要自行編制字庫(kù)；該顯示模塊內(nèi)嵌的字型ROM提供16X16點(diǎn)陣；另外，該模塊還提供2個(gè)122X16點(diǎn)陣的圖形設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器(Graph Design RAM，⑶RAM)以實(shí)現(xiàn)圖形顯示，該模塊與微處理器的電氣接口為并行方式。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路，其特征在于:所述放大電路采用美國(guó)AD公司生產(chǎn)的高精度自穩(wěn)零型運(yùn)算放大器AD8630，AD8630的基本參數(shù)配置為:失調(diào)電壓為1 μ V ;溫漂為0.002 μ V/70 V ;共模抑制比為130 dB ;信號(hào)帶寬在0.1?10 Hz范圍內(nèi)時(shí)，電壓噪聲峰峰值為0.5 μ V ;電流噪聲密度為5fA /Hz，滿足對(duì)微弱電流信號(hào)放大的要求。
【專利摘要】一種微弱光電信號(hào)測(cè)量電路。本發(fā)明具有小型便攜、靈敏度高、重復(fù)性好等特點(diǎn)，在微弱光信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方面具有很好的應(yīng)用前景。其中包括暗箱、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU、液晶顯示、PC機(jī)；暗箱內(nèi)設(shè)置有透鏡，與透鏡相連的濾光片，與濾光片相連的針孔，再與針孔相連的光電倍增管；當(dāng)微弱光信號(hào)即待測(cè)微弱光通過(guò)檢測(cè)裝置的接收窗口進(jìn)入暗箱，經(jīng)過(guò)透鏡匯聚、濾光片和針孔過(guò)濾，進(jìn)入光電倍增管檢測(cè)窗，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換后將光學(xué)信號(hào)變換成電信號(hào)，整個(gè)光路部分密封在暗箱中，可以有效避免外界雜散光的干擾；然后電信號(hào)通過(guò)放大電路和信號(hào)采集A/D轉(zhuǎn)換處理電路，變換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)傳送給CPU最后將測(cè)量結(jié)果顯示在液晶屏上，或者上傳到PC機(jī)上。
【IPC分類】G01J1/44
【公開(kāi)號(hào)】CN105424181
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410474070
【發(fā)明人】陶建臣
【申請(qǐng)人】陶建臣
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2014年9月17日