[發明專利]一種寬變化頻率及范圍的光強度檢測電路和方法

有效

• 申請號: 202010907062.6
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112179490B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 孫濤;王佳;王淼
• 申請（專利權）人: 北京九辰智能醫療設備有限公司
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44;A61B3/10
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 李浩

本發明提供一種寬變化頻率及范圍的光強度檢測電路和方法，其包括APD、邏輯控制模塊、電壓可調的DC?DC高壓模塊、APD偏置電壓調節模塊、APD偏置電壓檢測模塊和電流采集模塊；邏輯控制模塊根據獲取的無感電阻的電壓值計算APD的導通電流；并進一步根據獲取的無感電阻的電壓值以及APD的偏置電壓調節DC?DC高壓模塊的電壓輸出大小，以使得APD的導通電流保持設定的第一區間范圍以及APD的偏置電壓保持在設定的第二區間范圍。本發明提高了光強檢測的精確度。

技術領域

本發明涉及眼部測量設備技術領域，特別是一種寬變化頻率及范圍的光強度檢測電路和方法。

背景技術

雪崩光電二極管(以下簡稱為APD)是一種建立在內光電效應基礎上的光電器件。雪崩光電二極管具有內部增益和放大的作用，一個光子可以產生幾十甚至上百對光生電子空穴對，從而起到放大光功率的作用。雪崩光電二極管工作在反向偏壓下。在一定范圍的反向偏壓下，偏壓越高，產生的光生電子空穴對越多，即發生雪崩效應，使信號電流放大。

目前，在使用相干光干涉原理實現的眼軸長測量方法中，需要檢測光強度，通過對光強度的分析，提取出光干涉信號，從而判斷光干涉信號形成的位置信息，計算出眼軸長。在此過程中，光強度變化頻率在1KHz-10MHz之間，電流在10nA-1mA范圍內；因此需要設計一種能夠適應高精度、高增益要求的光強度檢測電路。

發明內容

針對上述問題，本發明旨在提供一種寬變化頻率及范圍的光強度檢測電路和方法。

本發明的目的采用以下技術方案來實現：

第一方面，提出一種光強度檢測電路，包括：APD、邏輯控制模塊、電壓可調的DC-DC高壓模塊、APD偏置電壓調節模塊、APD偏置電壓檢測模塊和電流采集模塊；其中，

DC-DC高壓模塊的輸入端與直流電源連接，DC-DC高壓模塊的輸出端與APD連接，用于為APD提供偏置電壓；

APD偏置電壓調節模塊分別與邏輯控制模塊和DC-DC高壓模塊連接，用于根據邏輯控制模塊發出的調節信號調節DC-DC高壓模塊的輸出電壓；

APD偏置電壓檢測模塊分別與邏輯控制模塊和APD連接，用于實時采集APD的偏置電壓數據并輸入到邏輯控制模塊；

電流采集模塊包括無感電阻和電阻電壓檢測單元，無感電阻串聯于APD的電流回路中；電阻電壓檢測單元分別與邏輯控制模塊和無感電阻連接，用于實時采集無感電阻的電壓值并輸入到邏輯控制模塊；

邏輯控制模塊根據獲取的無感電阻的電壓值計算APD的導通電流；并進一步根據獲取的無感電阻的電壓值以及APD的偏置電壓調節DC-DC高壓模塊的電壓輸出大小，以使得APD 的導通電流保持設定的第一區間范圍以及APD的偏置電壓保持在設定的第二區間范圍。

在一種實施方式中，邏輯控制模塊與APD偏置電壓檢測模塊之間設置有ADC模塊，APD 偏置電壓檢測模塊采集的偏置電壓信號經ADC模塊后輸入到邏輯控制模塊。

在一種實施方式中，邏輯控制模塊與APD偏置電壓調節模塊之間設置有DAC模塊，邏輯控制模塊輸出的APD偏置電壓調節信號經DAC模塊后形成模擬電壓輸入到APD偏置電壓調節模塊；由APD偏置電壓調節模塊根據輸入的模擬電壓調節DC-DC高壓模塊的輸出電壓。

在一種實施方式中，邏輯控制模塊與電阻電壓檢測單元之間設置有ADC模塊；電阻電壓檢測單元采集的無感電阻的電壓信號經ADC模塊后輸入到邏輯控制模塊。

在一種實施方式中，DC-DC高壓模塊輸出電壓范圍為92-200V；無感電阻的電阻值為 1-10K歐姆。

第二方面，根據上述第一方面任一種實施方式提出的光強度檢測電路，提出一種光強度檢測方法，其應用于邏輯控制模塊，包括：