[發明專利]基于達林頓型光敏三極管的空間多點瞬時光強信號采集方法

有效

• 申請號: 201110248843.X
• 申請日: 2011-08-27
• 公開（公告）號: CN102426057A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 萬雄;肖文薈;張志敏
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01J1/46
• 分類號: G01J1/46
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

?本發明涉及一種空間多點瞬時光強信號采集方法，尤其涉及一種基于達林頓型光敏三極管的空間多點瞬時光強信號采集方法。

背景技術

目前,?光學流場測試中，空間多點的光輻射信息的實時采集是一個比較難解決的問題。采用數碼相機電子快門加曝光技術,?可在數碼相機的電荷藕合器件圖像傳感器CCD（Charge?Coupled?Device）中獲取待測流場若干方向瞬時光強信號。但是，在離散的空間多點的光輻射信息的采集上，采用傳統的快門技術及大量的電荷藕合器件圖像傳感器CCD，既增加了成本、增加了系統的復雜程度,?同時也難以控制曝光同步裝置達到實時的采集。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種基于達林頓型光敏三極管的空間多點瞬時光強信號采集方法，以解決現有流場測試中多點實時數據獲取中的問題，并結合自由空間層析反演算法，可得到待測對象的三維物理參數分布。

本發明是這樣來實現的，該方法基于一片數字信號處理器DSP及多個光強數據采集單元，采用DSP芯片控制電子開關來實現對所有光強數據采集單元中的光敏三極管工作電源的控制，從而實現以電子快門方式瞬時啟動所有光強數據采集單元中的光敏三極管以采集空間多點光強信號，同時各光敏三極管的輸出端接峰值保持電路，使采集到的空間多點光強信號轉換成電壓信號鎖存在峰值保持電路中。

光強數據采集單元由光纖、光纖耦合器、達林頓光敏三極管和峰值保持電路組成.?在需要采集光強信號的空間多點固定安放多個光強數據采集單元.達林頓光敏三極管天窗與光纖一端耦合，光纖另外一端作為光輻射的入射口，滿足光纖入射孔徑要求的空間多點光輻射信號通過光纖,經光纖耦合器被達林頓光敏三極管傳感.所有光強采集單元中的達林頓光敏三極管的工作電源由數字信號處理器DSP統一控制.通過數字信號處理器DSP控制達林頓光敏三極管工作電源的供電時間,使之在達林頓光敏三極管的響應允許時間范圍內,從而達到曝光的目的。由光輻射強度引起的達林頓光敏三極管的光電流產生的電壓由峰值保持電路進行采樣與存儲。峰值保持電路由運算放大器、二極管和電容組成。在曝光時間里完成對輻射信息的儲存,則瞬時的空間各點光輻射信號即鎖存在峰值電路里。

本發明的有益效果是：在光學流場測試中，在需要采集光強信號的空間多點固定安放多個光強數據采集單元,能實現空間多點的光輻射信號的實時采集與存儲，由自由空間射線重排反演算法可重建三維流場分布，解決光學流場的測試精度及實時性問題。

附圖說明

圖1為本發明的電路原理圖。

在圖中，1、光纖2、達林頓型光敏三極管3、光纖耦合器4、偏置電阻5、運算放大器A₁?6、二極管D₂??7、二極管D₃?8、電容?9、電阻R₂?10、運算放大器A₂??11、電阻R₄??12、二極管D₁??13、數字信號處理器DSP?14、電子開關。

具體實施方式

如圖1所示，本發明是這樣來實現的，光強數據采集單元由光纖1、光纖耦合器3、達林頓型光敏三極管2及峰值保持電路組成.?在需要采集光強信號的空間多點固定安放多個光強數據采集單元.在該數據采集單元中光纖1的一端面與達林頓型光敏三極管2的天窗通過光纖耦合器3高效率地耦合，光纖1的另外一端作為光輻射的入射口。滿足光纖1入射孔徑要求的空間多點光輻射信號通過光纖1,經光纖耦合器3被達林頓型光敏三極管2傳感.達林頓型光敏三極管2的兩級接10V工作電壓，其中在光敏三極管集電極和工作電源電壓正極之間接一個數控電子開關14，所有光強采集單元中的達林頓型光敏三極管的數控電子開關14由數字信號處理器DSP13統一控制。在達林頓型光敏三極管2的發射極和接地之間接偏置電阻4。通過數字信號處理器DSP13對達林頓型光敏三極管2工作電源的控制，可以達到控制達林頓型光敏三極管2的曝光時間的目的。當空間多點光輻射入射到多個光強數據采集單元中的光纖1里，通過光纖1全反射到達林頓型光敏三極管2基極天窗上，數字信號處理器DSP13發送脈沖給所有的光強數據采集單元中的數控電子開關14，導通電路使達林頓型光敏三極管2開始工作。由于存在外加的工作偏置電壓，產生了電子-空穴對的漂移，從而形成了光電流。通過數字信號處理器DSP13發送給電子開關14的脈沖的脈寬的設置，可以控制達林頓型光敏三極管2的曝光時間。偏置電阻4兩端接峰值保持電路。峰值保持電路由運算放大器A₁?5、運算放大器A₂?10、二極管D₂?6、二極管D₃?7、電容8、電阻R₂??9、電阻R₄?11、二極管D₁?12組成。電容8為電能存儲器件。瞬時的光輻射信號即鎖存在峰值電路。經過數字信號處理器DSP13對數據的采集和模擬信號至數字信號(AD)變換，獲得待測流場空間多點的光輻射強度數據。由自由空間射線重排反演算法可重建三維流場分布，解決光學流場的測試精度及實時性問題。