[實(shí)用新型]基于等精度測頻的光信號(hào)檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320376159.4
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN203364965U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹毅成;梁英;胡鴻志;郭慶;許睿;胡放榮
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J1/44
• 分類號(hào): G01J1/44;G01R23/10
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 巢雄輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光信號(hào)檢測，具體是基于等精度測頻的光信號(hào)檢測裝置。

背景技術(shù)

近年，越來越多的科技工作者致力于研究小型便攜的專用光度計(jì)，為使儀器朝著小型化方向發(fā)展，便攜式光度計(jì)中常選用硅光電二極管、壓轉(zhuǎn)頻芯片將光信號(hào)轉(zhuǎn)為頻率信號(hào)。因此，如何準(zhǔn)確測量頻率信號(hào)，關(guān)系到這些便攜式儀器的準(zhǔn)確性。常用的頻率測量方法有兩種：頻率測量法和周期測量法，頻率測量法是在設(shè)定時(shí)間t內(nèi)計(jì)數(shù)被測信號(hào)的脈沖數(shù)N，因此被測信號(hào)F=N/t。周期測量法是先測量出被測信號(hào)的周期T，然后根據(jù)頻率F=1/T算出被測信號(hào)的頻率。這兩種方法均會(huì)產(chǎn)生±1個(gè)被測脈沖的誤差，在實(shí)際應(yīng)用中，頻率測量法適合于高頻信號(hào)測量，而周期測量法適合于低頻信號(hào)測量，二者不能兼顧高低頻率同樣精度的測量要求。

等精度頻率測量技術(shù)又叫做多周期同步測量技術(shù)，設(shè)F₀為參考脈沖信號(hào)，由測頻系統(tǒng)產(chǎn)生，F(xiàn)_x為待測頻率信號(hào)。測量時(shí)，采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別對待測信號(hào)F_x和參考信號(hào)F₀進(jìn)行同步計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的開始和結(jié)束由閘門控制。在測量計(jì)數(shù)閘門時(shí)間T_x內(nèi)，若兩計(jì)數(shù)器測得F_x和F₀的對應(yīng)的脈沖數(shù)分別為N_x和N₀，那么N_x/F_x=N₀/F₀，則F_x=(N_x×F₀)/N₀，其中F₀是已知的參考脈沖信號(hào)，因此，讀出計(jì)數(shù)器寄存器中N₀和N_x值便可計(jì)算出F_x。由于測量計(jì)數(shù)閘門時(shí)間T_x是在被測信號(hào)F_x同步下產(chǎn)生的，所以對被測信號(hào)的計(jì)數(shù)N_x將不會(huì)產(chǎn)生±1計(jì)數(shù)誤差。當(dāng)給定的參考脈沖信號(hào)恒定時(shí)，等精度測頻誤差較小，具有測頻準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供基于等精度測頻的光信號(hào)檢測裝置，以便于將該裝置用于便攜式分光光度計(jì)中進(jìn)行光信號(hào)檢測，實(shí)現(xiàn)小型便攜并準(zhǔn)確測量頻率信號(hào)。

本實(shí)用新型的基于等精度測頻的光信號(hào)檢測裝置，包括含有硅光電二極管、壓頻轉(zhuǎn)換芯片的將光信號(hào)轉(zhuǎn)為頻率信號(hào)的光轉(zhuǎn)頻模塊，以及頻率測量模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊，其技術(shù)特征在于：光轉(zhuǎn)頻模塊中，光電轉(zhuǎn)換器連接放大器、濾波器后連接壓頻轉(zhuǎn)換芯片；頻率測量模塊中，自帶一個(gè)高級(jí)定時(shí)器和2～4個(gè)通用定時(shí)器的單片機(jī)外接一個(gè)D觸發(fā)器；頻率測量模塊分別連接光轉(zhuǎn)頻模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊，電源供電模塊分別連接光轉(zhuǎn)頻模塊、頻率測量模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。

所述的光轉(zhuǎn)頻模塊中，光電轉(zhuǎn)換器采用S1226-8BK硅光電二極管，放大器采用AD795，濾波器采用AD706雙通道運(yùn)算放大器，壓頻轉(zhuǎn)換芯片采用AD650。

所述的頻率測量模塊中，單片機(jī)采用自帶一個(gè)高級(jí)定時(shí)器和3個(gè)通用定時(shí)器的STM32，D觸發(fā)器分別連接STM32的高級(jí)定時(shí)器和作為基準(zhǔn)脈沖計(jì)數(shù)器的通用定時(shí)器。

所述的電源供電模塊中設(shè)置MAX743芯片和LM1117-3.3芯片，MAX743芯片的輸出連接光轉(zhuǎn)頻模塊，LM1117-3.3芯片的輸出連接頻率測量模塊。

所述的數(shù)據(jù)顯示模塊選用帶有顯示裝置的上位機(jī)或液晶屏。

本實(shí)用新型的的裝置中，光轉(zhuǎn)頻模塊采用響應(yīng)快、靈敏度高、性能穩(wěn)定、測量線性好、噪聲低的硅光電二極管S1226-8BK將光信號(hào)轉(zhuǎn)為微弱電流信號(hào)，經(jīng)后續(xù)幾個(gè)運(yùn)算放大器處理成穩(wěn)定的直流電壓信號(hào)，最后用壓轉(zhuǎn)頻芯片轉(zhuǎn)為頻率信號(hào)。硅光電二極管把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成微弱電流信號(hào)I_d，通過AD795進(jìn)行放大并轉(zhuǎn)成電壓信號(hào)V_out，采用AD706雙通道運(yùn)算放大器，一個(gè)通道進(jìn)行電壓跟隨以提高帶負(fù)載能力；另一個(gè)通道搭接成壓控電壓源二階低通濾波電路，濾去工頻及其他雜波而得到直流信號(hào)，最后通過AD650進(jìn)行壓頻轉(zhuǎn)換得到頻率信號(hào)F_x。