[發明專利]用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統

有效

• 申請號: 201611115941.5
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106767916B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 張寧;葉露;宋瑩;吳瑾;沈湘衡
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

1.一種用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統，其特征在于，包括：

分別測試空間光學儀器入瞳處輻照度、像面處輻照度、以及監測背景雜散光的三個相同的寬動態光電探測裝置；

按照20Hz的頻率通過RS422接口采集三個所述寬動態光電探測裝置的探測數據的數據采集計算機U7；

所述寬動態光電探測裝置包括設置在屏蔽金屬外殼U8內的光電轉換電路U1、I-V轉換電路U2、AD轉換電路U3、控制單元U4、直流穩壓電源U5和量程選擇開關電路U6；

所述光電轉換電路U1與I-V轉換電路U2連接，所述I-V轉換電路U2與AD轉換電路U3連接，所述AD轉換電路U3與控制單元U4連接，所述直流穩壓電源U5與I-V轉換電路U2、AD轉換電路U3和控制單元U4連接，所述量程選擇開關電路U6與I-V轉換電路U2和控制單元U4連接；

所述光電轉換電路U1將光信號轉換為電流信號；I-V轉換電路U2將電流信號變為電壓信號并進行放大；AD轉換電路U3將電壓信號降壓處理后進行模數轉換，變為數字信號；控制單元U4讀取該數字信號通過RS422接口送至數據采集計算機U7計算PST并顯示、記錄；數據采集計算機U7通過控制單元U4控制量程選擇開關電路U6開閉實現輻照度寬動態測量；屏蔽金屬外殼U8用于減少外部電磁和背景雜散光干擾；直流穩壓電源U5為所述寬動態光電探測裝置提供電源；

所述控制單元U4包括數字信號處理芯片DSP1以及外圍電路；DSP1通過SPI接口采集A/D芯片AD1輸出的數字信號并預處理后，通過RS422接口送至數據采集計算機U7；DSP1通過IO接口控制量程選擇開關電路U6中繼電器開關的開合；DSP1預設低通濾波、中值濾波、多點平滑數據預處理算法用于數據的預處理，預處理算法選擇通過數據采集計算機U7遠程控制；

所述量程選擇開關電路U6包括5路繼電器模塊K1、K2、K3、K4、K5以及與上述5路繼電器模塊連接的光電耦合器；繼電器模塊采用常開模式，通過控制5路繼電器模塊開合實現不同反饋電阻接入，從而實現寬動態范圍測量。

2.根據權利要求1所述的用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統，其特征在于，所述光電轉換電路U1采用硅光二極管作為光電探測器件。

3.根據權利要求1所述的用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統，其特征在于，所述I-V轉換電路U2包括集成運算放大器A1、反饋網絡和濾波電容C1、C2；所述集成運算放大器A1的反相輸入端接輸入信號也即光電轉換電路U1陰極，同相輸入端接地，輸出端接AD轉換電路U3輸入端；反饋網絡由反饋電阻R1、R2、R3、R4、R5與量程選擇開關電路U6中的繼電器開關電路串聯后并聯組成，一端接集成運算放大器A1反相輸入端，另一端接集成運算放大器A1輸出端。

4.根據權利要求1所述的用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統，其特征在于，所述AD轉換電路U3包括降壓電路、電壓跟隨器、A/D芯片AD1和高精度參考電壓源AD2；所述降壓電路采用電阻R6、R7串聯分壓方式實現線性降壓，將0～10V的A1輸出電壓降至0～2.5V；所述電壓跟隨器的運算放大器A2同相輸入端接降壓電路輸出，反相輸入端接運算放大器A2輸出，運算放大器A2輸出接A/D芯片AD1的模擬信號輸入引腳AIN2；所述高精度參考電壓源AD2的電壓輸出端接A/D芯片AD1的引腳REF IN(+)，高精度參考電壓源AD2接地引腳與A/D芯片AD1的引腳REF IN(-)連接后接地；A/D芯片AD1的引腳SCLK、DOUT、DIN分別與控制單元U4的引腳SPICLKA、SPISOMIA、SPISIMOA連接，實現SPI接口的數據通訊，將模數轉換后的數據發送至控制單元U4。

5.根據權利要求3或4所述的用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統，其特征在于，所述電阻為高精度低溫漂的精密貼片電阻，精度0.5％，25ppm/℃。

6.根據權利要求1所述的用于點源透射比法雜散光系數測試的寬動態光電探測系統，其特征在于，所述屏蔽金屬外殼U8的結構為全封閉結構，其材料為鋁合金。