[發明專利]光波長測量方法及便攜式光波長計

無效

• 申請號: 201210155145.X
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN103424193A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 欒添;寧宣經;陳徐宗
• 申請（專利權）人: 北京優立光太科技有限公司;北京大學
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 馬晶晶

技術領域

本發明涉及測量技術，尤其涉及一種光波長測量方法及便攜式光波長計。

背景技術

傳統的光波長測量方法有兩種，分別為干涉儀法和光柵光譜測量法。這兩種方法都要借助于純光學儀器，但是純光學儀器大都價格昂貴、體積龐大、操作復雜，不利于實際應用。

發明內容

為了提供一種本發明提供一種便捷的、成本低廉的光波長測量方法，包括：

硅雙結型色敏半導體根據接收到的待測量的光信號，輸出兩路短路電流；

對輸出的兩路短路電流進行對數運算，得到相應的對數電壓值；

將兩路對數電壓值進行減法運算，得到兩個結的短路電流比的對數電壓值；

根據所述得到的兩個結的短路電流比的對數電壓值，查詢預先存儲的光波長數值與兩個結的短路電流比的對數電壓值的對應關系，獲得所述待測量的光信號的波長。

本發明的另一個方面是提供一種小型化、操作簡單、成本低廉的便攜式光波長計，包括：

硅雙結型色敏半導體、電流/電壓對數放大器、減法器和單片機；

所述硅雙結型色敏半導體用于根據接收到的待測量的光信號，輸出兩路短路電流；

所述電流/電壓對數放大器用于對輸出的兩路短路電流進行對數運算，得到相應的對數電壓值；

所述減法器用于將兩路對數電壓值進行減法運算，得到兩個結的短路電流比的對數電壓值；

所述單片機用于根據所述得到的兩個結的短路電流比的對數電壓值，查詢預先存儲的光波長數值與兩個結的短路電流比的對數電壓值的對應關系，獲得所述待測量的光信號的波長。

本發明的技術效果是：無需借助于純光學儀器，使用比較常用的元器件，成本低廉，利于大規模的生產。結構簡單，易于組裝及調試。集成度高，便攜性好。

附圖說明

圖1為本發明實施例一提供的光波長測量方法的流程圖；

圖2為本發明實施例一提供的光路示意圖；

圖3為本發明實施例二提供的光波長測量方法的流程圖；

圖4為本發明實施例三提供的光波長測量方法的流程圖；

圖5為本發明實施例四提供的便攜式光波長計的結構示意圖；

圖6為本發明實施例四提供的包含上述模擬電路部分和數字電路部分的便攜式光波長計的結構示意圖。

具體實施方式

圖1為本發明實施例一提供的光波長測量方法的流程圖，如圖1所示，該方法包括：

步驟101、硅雙結型色敏半導體根據接收到的待測量的光信號，輸出兩路短路電流。

色敏半導體是一種可以用來直接測量從可見光至紅外波段內單色光波長的半導體。色敏半導體由非硅材料的異質結構成，但通常采用單晶硅或非晶硅材料，由兩至四個PN結構成。具有三個以上的PN結的色敏器件可以同時測得三刺激值，原則上可以得到所有待測顏色，是一種全色色敏器件。硅雙結型色敏半導體的光譜響應在可見光范圍內，它由上下兩個縱向疊加、結深不同的PN結構成，以硅體材料為濾波片。與其他色敏元件相比，硅雙結型色敏傳感器結構簡單，可以由標準COMS工藝制作，使用起來也十分靈活方便。

其中，為了保證本發明所測量的光波長數據的準確性和可靠性，可以采用如圖2所述的光路來進行光信號的發送和接收。其中，衰減片是用來抑制輸出光強，使等輸出光強下增大輸出電流，使激光器工作在最佳狀態。透鏡是用來增大光斑面積。毛玻璃是用來使光斑散射進入接收器，與透鏡一起使接收器受光均勻。

步驟102、對輸出的兩路短路電流進行對數運算，得到相應的對數電壓值。

其中，可以使用電流/電壓對數放大器對兩路短路電流進行對數運算。

步驟103、將兩路對數電壓值進行減法運算，得到兩個結的短路電流比的對數電壓值。

步驟104、根據所述得到的兩個結的短路電流比的對數電壓值，查詢預先存儲的光波長數值與兩個結的短路電流比的對數電壓值的對應關系，獲得所述待測量的光信號的波長。

其中，查詢的步驟具體可以為：從外部存儲器中，用尋址的方式讀出預先存儲的光波長數值與兩個結的短路電流比的對數電壓值的對應關系并進行查詢。而預先存儲的光波長數值與兩個結的短路電流比的對數電壓值的對應關系，可以但不限于通過如下方式獲得：使用溴鎢燈和單色分光儀得到各種波長的單色光；采用得到的單色光進行定標；使用數值擬合的方法得到光波長數值與兩個結的短路電流比的對數電壓值的對應關系。

在上述實施方式的基礎上，圖3為本發明實施例二提供的光波長測量方法的流程圖，如圖3所示，在步驟102之前，該方法還可以包括：