CN217032758U - 一种光强探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光强探测器，包括光电转换部分、信号放大与处理部分和数模转换部分；光源通过光学***照射于光电转换部分上，光电转换部分连接信号放大与处理部分，信号放大与处理部分连接数模转换部分，数模转换部分连接显示与处理部分，并通过滤波电路防止出现高频杂波及高频噪声影响信号的采集。本实用新型具有适用波长范围宽，成本低，灵敏度高，性能稳定，便于携带的功能。

Description

一种光强探测器

技术领域

本实用新型涉及一种光电检测领域，具体涉及一种光强探测器。

背景技术

光电检测技术是利用光电传感器来实现光信号的检测，将被测量转换为光通量，再从光通量转换成电量，综合的利用了信息传送技术和信息处理技术完成对各种被测量的检测技术。

21世纪用于现场工程的应用，追求一种性能稳定、便于携带的仪器。目前，国内所开发采用的光电探测器主要有光电倍增管和光电池。采用光电倍增管虽有检测精度的优势，但工作电压高、环境因素影响大，而采用光电池虽有较好的灵敏度，但是由于受到了暗电流的影响，误差较大。所以，对于现场工程的应用，使用以上的两种光电探测器都存在明显的缺点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光强探测器，其采用PIN型光电二极管等新型光电探测器，在对光信号的检测上，不仅检测精密度高于用光电池的光电探测器，而且受工作环境因素的影响更小，以PIN型光电二极管作为光电探测器，具有适用波长范围宽，成本低，灵敏度高，性能稳定，便于携带的功能。

本实用新型光强探测器是通过以下技术方案来实现的：包括光电转换部分、信号放大与处理部分和数模转换部分；光源通过光学***照射于光电转换部分上，光电转换部分连接信号放大与处理部分，信号放大与处理部分连接数模转换部分，数模转换部分连接显示与处理部分，并通过滤波电路防止出现高频杂波及高频噪声影响信号的采集。

作为优选的技术方案，光电转换部分采用S1223-01型号硅光电二极管，在 S1223-01型号硅光电二极管前端使用反向电压；反向电压由一个限流电阻与两个滤波电容组成π型滤波器，进行电流的限流及电源中存在的杂波进行滤除； S1223-01型号硅光电二极管后端采用一个可调的采样电阻进行电流转电压信号的采样，同时在地线的布置方面采用0Ω电阻进行模拟地与数字地之间的隔绝，使整个模拟信号采样精确。

作为优选的技术方案，信号放大与处理部分采用三片OPA355UAG4运算放大器芯片，实现信号的放大功能。

作为优选的技术方案，滤波电路为巴特沃思滤波器，用运算放大器OPA355 作为二阶有源低通滤波器的组成部分并进行信号处理；用于滤除高于20MHz的高频杂波信号，保留20M以下的光电转换信号并进行增益为6dB，并进行运算得出R、C的取值。

作为优选的技术方案，数模转换部分采用型号为ADS809Y/250的芯片，在封装上采用TQFP-48，并通过基准电压电路提供必需的参考电压及驱动电压。

作为优选的技术方案，基准电压电路在基准电源上使用型号REF5020AID的芯片作为2V基准电压源进行输入，通过在2V的电压输出上并联2个阻值相同的电阻取出1V的基准电压作为1V电压源，使用型号为REF5030AID的芯片作为 3V基准电压源配置。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型芯片成本低；

(2)本实用新型具有结构小功耗小的性能特点；

(3)本实用新型通过滤波电路的设计，测量的精度更高；

(4)本实用新型波长范围宽，灵敏度高，便于携带。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型的光电转换电路原理图；

图3为本实用新型的OPA355UAG4组成的反相运算放大电路图；

图4-1、图4-2、图4-3和图4-4为本实用新型的放大芯片及信号处理电路；

图5为本实用新型的滤波电路原理图；

图6为本实用新型的数模转换芯片图；

图7为本实用新型的REF5030AID芯片基准电压源电路图；

图8为本实用新型的REF5020AID芯片基准电压源电路图；

图9为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本实用新型使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型的一种光强探测器，包括光电转换部分、信号放大与处理部分和数模转换部分；光源通过光学***照射于光电转换部分上，光电转换部分连接信号放大与处理部分，信号放大与处理部分连接数模转换部分，数模转换部分连接显示与处理部分，并通过滤波电路防止出现高频杂波及其他高频噪声影响信号的采集。

本实施例中，光电转换部分采用S1223-01型号硅光电二极管，其具有从可见光到近红外波段的高灵敏性，可靠性高，响应速度快，截止频率fc＝20MHz，频带宽；成本低，适应用于光学测量、分析等的现场工程设备；如图2所示，在S1223-01型号硅光电二极管前端使用反向电压，反向电压由一个限流电阻与两个滤波电容组成π型滤波器，进行电流的限流及电源中存在的杂波进行滤除； S1223-01型号硅光电二极管后端采用一个可调的采样电阻进行电流转电压信号的采样，同时在地线的布置方面采用0Ω电阻进行模拟地与数字地之间的隔绝，使整个模拟信号采样精确。

如图3、图4-1、图4-2、图4-3和图4-4所示，信号放大与处理部分采用三片OPA355UAG4运算放大器芯片，实现信号的放大功能，在原有的基础上可以放大信号且有效避免同一个芯片内不同电路的干扰。

如图5所示，滤波电路为巴特沃思滤波器，用运算放大器OPA355作为二阶有源低通滤波器的组成部分并进行信号处理；用于滤除高于20MHz的高频杂波信号，保留20M以下的光电转换信号并进行增益为6dB，并进行运算得出R、C 的取值。

如图6所示，数模转换部分采用型号为ADS809Y/250的芯片，在封装上采用TQFP-48，并通过基准电压电路提供必需的参考电压及驱动电压。

本实施例中，基准电压电路在基准电源上使用型号REF5020AID(如图8所示)的芯片作为2V基准电压源进行输入，通过在2V的电压输出上并联2个阻值相同的电阻取出1V的基准电压作为1V电压源，使用型号为REF5030AID(如图7所示)的芯片作为3V基准电压源配置。

工作原理如下：

光源通过PIN光电二极管作为光探头接收光信号，经过PIN光电二极管信号转换为电信号，经过电信号处理，将信号的噪声降低以及放大，最后通过ADC 转换输出电信号进行储存及显示。在光电转换部分中使用可调电阻，这样可以调节输出电压的幅度，从而实现调整波形的目的；在信号放大与处理部分则用3 片OPA355芯片代替原有的放大芯片，有效避免同一个芯片内不同电路的干扰

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种光强探测器，其特征在于：包括光电转换部分、信号放大与处理部分和数模转换部分；光源通过光学***照射于光电转换部分上，光电转换部分连接信号放大与处理部分，信号放大与处理部分连接数模转换部分，数模转换部分连接显示与处理部分，并通过滤波电路防止出现高频杂波及高频噪声影响信号的采集。

2.根据权利要求1所述的光强探测器，其特征在于：所述光电转换部分采用S1223-01型号硅光电二极管。

3.根据权利要求1所述的光强探测器，其特征在于：所述信号放大与处理部分采用三片OPA355UAG4运算放大器芯片，实现信号的放大功能。

4.根据权利要求1所述的光强探测器，其特征在于：所述滤波电路为巴特沃思滤波器。

5.根据权利要求1所述的光强探测器，其特征在于：所述数模转换部分采用型号为ADS809Y/250的芯片，在封装上采用TQFP-48，并通过基准电压电路提供必需的参考电压及驱动电压。

6.根据权利要求5所述的光强探测器，其特征在于：所述基准电压电路在基准电源上使用型号REF5020AID的芯片作为2V基准电压源进行输入，通过在2V的电压输出上并联2个阻值相同的电阻取出1V的基准电压作为1V电压源，使用型号为REF5030AID的芯片作为3V基准电压源配置。

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