[發(fā)明專利]可調(diào)式膜厚監(jiān)控光電信號轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710053937.5
• 申請日: 2007-02-01
• 公開（公告）號: CN101109825A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊育興;黨亞軍;趙升林;張?zhí)m;菊池和夫
• 申請（專利權(quán)）人: 河南中光學(xué)集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G02B1/10
• 分類號: G02B1/10;G02B7/02;G08C25/00
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所
• 代理人: 張曉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)鍍膜監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，是一種可調(diào)式膜厚監(jiān)控光電信號轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)

在光學(xué)鍍膜監(jiān)控系統(tǒng)中，光信號的強(qiáng)弱，光電轉(zhuǎn)換的效率，對于監(jiān)控系統(tǒng)的靈敏度及準(zhǔn)確性起著非常重要的作用。因此，加強(qiáng)光束的亮度，減少光信號傳導(dǎo)過程中的損失和衰減，提高轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的靈敏度，是膜厚監(jiān)控技術(shù)的關(guān)鍵。在現(xiàn)有的技術(shù)中，用于光電轉(zhuǎn)換裝置中的光接受傳感器件通常采用的是光電倍增管，該元件體積大、占用空間多，而且使用這種元件必須配套高壓電源，致使電路復(fù)雜，制作成本高。其次，傳感器接受光路中的聚焦透鏡多為固定安裝，使得透鏡聚焦點(diǎn)的投射距離無法調(diào)節(jié)，難以將光信號聚焦點(diǎn)精確的投到傳感器的接受面上，造成光電信號轉(zhuǎn)換效率低，容易產(chǎn)生信號衰減，由此影響整個監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，且能夠提高光電信號轉(zhuǎn)換的精準(zhǔn)性、穩(wěn)定性及轉(zhuǎn)換效率的可調(diào)式膜厚監(jiān)控光電信號轉(zhuǎn)換裝置。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采取的技術(shù)方案是：該裝置是由光學(xué)鏡箱和信號轉(zhuǎn)換箱兩部分構(gòu)成，二者之間的結(jié)合部位通過緊固件連接，其中，光學(xué)鏡箱位于膜厚光信號傳輸部件的光束出射端，其內(nèi)設(shè)有可以軸向移動調(diào)節(jié)的聚焦透鏡組件，信號轉(zhuǎn)換箱內(nèi)設(shè)置有光電信號轉(zhuǎn)換電路板、用于支撐電路板的支座和支座壓套，支座的中心帶有與光學(xué)鏡箱連通的光信號通道孔。

所述聚焦透鏡組件是由依次組裝的聚焦透鏡、透鏡固定座、調(diào)節(jié)螺釘組成。

所述光學(xué)鏡箱的箱壁上對稱設(shè)有用于調(diào)節(jié)聚焦透鏡組件軸向移動的長槽孔。

所述光電轉(zhuǎn)換電路板上的元器件包括：

一個光接受傳感器件，采用硅光二極管，用于接受光信號并轉(zhuǎn)換為電信號；

一個大倍率的I/V變換電路，用于將交流電信號變換為直流電信號；

一個前置放大器，可將I/V變換電路輸出的電壓信號進(jìn)行初步放大；

各元器件均裝在電路板上，并通過箱體上的接線柱，將信號傳輸線與箱體外部的信號處理系統(tǒng)連接。

按照上述方案制成的可調(diào)式膜厚監(jiān)控光電信號轉(zhuǎn)換裝置，其結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，性能可靠。通過對聚焦透鏡的移動調(diào)節(jié)，可使接受的膜厚光信號全部準(zhǔn)確地投射在傳感器接受面上，由此消除了膜厚信號損失和衰減。由于采用硅光二極管作為傳感器元件，不僅體積小，占用空間少，而且只需使用一般直流電源，并通過大倍率的I/V變換電路，可擴(kuò)大對膜厚信號光譜帶寬的適應(yīng)范圍，達(dá)到提高轉(zhuǎn)換信號的精準(zhǔn)性、穩(wěn)定性及轉(zhuǎn)換效率的有益效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是電路框圖。

具體實(shí)施方式

參看圖1，本發(fā)明的可調(diào)式膜厚監(jiān)控光電信號轉(zhuǎn)換裝置，由光學(xué)鏡箱601和信號轉(zhuǎn)換箱609兩部分構(gòu)成，信號轉(zhuǎn)換箱609通過緊固件與光學(xué)鏡箱601的光束出射端連接，光學(xué)鏡箱601固裝在膜厚光信號傳輸部件的光束出射端，鏡箱內(nèi)設(shè)置有可以軸向移動調(diào)節(jié)的聚焦透鏡組件，該組件包括依次組裝的透鏡座602、聚焦透鏡604和調(diào)節(jié)螺釘603。在光學(xué)鏡箱601的箱壁上對應(yīng)設(shè)有用于調(diào)節(jié)聚焦透鏡組件的長槽孔612。當(dāng)入射光波帶寬需要變化時，由聚焦透鏡604將由光信號傳輸部件分離出來的平行光進(jìn)行聚焦，焦點(diǎn)彌散斑的大小可根據(jù)光接受傳感器件605的光接受面確定，這樣可使投射光線的聚焦點(diǎn)始終在傳感器的受光面上。信號轉(zhuǎn)換箱609內(nèi)設(shè)置有用于光電信號轉(zhuǎn)換的電路板606、電路板支座607和支座壓套608，支座的中心帶有與光學(xué)鏡箱601連通的光信號通道孔，通道孔壁上可涂抹吸光表層，以避免產(chǎn)生雜光影響光信號的質(zhì)量。

結(jié)合圖1，參看圖2，是光電信號轉(zhuǎn)換的電路框圖，圖中，光電轉(zhuǎn)換電路板606上的電路包括：用于接受光信號并轉(zhuǎn)換為電信號的光接受傳感器件605，將交流電信號變換為直流電信號的大倍率的I/V變換電路613，將IN變換電路輸出的電壓信號進(jìn)行初步放大的前置放大器614，各元器件均裝在電路板上，并通過箱體上的接線柱610、611，將信號傳輸線與信號轉(zhuǎn)換箱體609外部的信號處理系統(tǒng)連接。為提高膜厚信號的轉(zhuǎn)換效率，裝在電路板606上的光接受傳感器件605采用的是高靈敏度、能夠適應(yīng)不同寬波長范圍的硅光二極管。由于光源發(fā)出的光束經(jīng)過長距離的傳導(dǎo)和鍍膜的反射，發(fā)射到傳感器上的光信號非常微弱，經(jīng)傳感器上產(chǎn)生的電流僅能達(dá)到pA～nA數(shù)量級，采用通常的串聯(lián)電阻獲取電壓的方法根本無法測到信號變化。因此，本案的光電信號轉(zhuǎn)換電路是在光接受傳感器件605的信號輸出端連接了一個大倍率的I/V變換電路613，可使100pA的輸入電流對應(yīng)20mV的輸出電壓。同時，在I/V變換電路輸出端連接了一個前置放大器614，可對I/V變換電路輸出的信號電壓進(jìn)行初步放大，前置放大器采用精密運(yùn)放的反相放大器，可增益50倍左右。這樣，對應(yīng)于100pA的光電流，使光電轉(zhuǎn)換器的輸出電壓可達(dá)到1500mV，從而為信號的后續(xù)處理創(chuàng)造有利條件。采用這種電路設(shè)計，可以直接使用普通直流電源，不但安全可靠性強(qiáng)，而且可以簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。