[發明專利]一種基于電子斬光的微弱光信號檢測電路

在審

• 申請號: 202310217234.0
• 申請日: 2023-03-02
• 公開（公告）號: CN116429247A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 郁昌青;鄔楊波;曹茗雨;倪海燕;金慶輝;郭智勇
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01J1/02
• 分類號: G01J1/02;G01J1/44
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

1.一種基于電子斬光的微弱光信號檢測電路，其特征在于包括斬光模塊、光電轉換電路、高通濾波電路、同相放大電路、帶通濾波電路、相敏檢測電路、低通濾波電路和微控制器，所述的斬光模塊用于在所述的微控制器控制下，將微弱光信號調制為微弱交變光信號，所述的光電轉換電路用于將所述的斬光模塊調制的微弱交變光信號轉換為電壓信號輸出至所述的高通濾波電路，將所述的光電轉換電路輸出的電壓信號記為V1，V1包含直流電壓信號和交變電壓信號V2，所述的高通濾波電路用于濾除電壓信號V1中的直流電壓信號得到交變電壓信號V2輸出至所述的同相放大電路，所述的同相放大電路用于放大所述的高通濾波電路輸出的交變電壓信號V2得到交變電壓信號Vs輸出至所述的帶通濾波電路，所述的帶通濾波電路用于對所述的同相放大電路輸出的交變電壓信號Vs進行濾波得到交流正弦電壓信號Va輸出至所述的相敏檢測電路，所述的相敏檢測電路通過參考信號Vc實現幅值為1的方波信號與交流正弦電壓信號Va相乘得到交變電壓信號Vd輸出至所述的低通濾波電路，所述的參考信號Vc由所述的微控制器提供，所述的低通濾波電路用于對所述的相敏檢測電路輸出的交變電壓信號Vd進行濾波，得到用于反映所述的微弱光信號強度的直流電壓信號VOUT在其輸出端輸出，所述的微控制器能夠讀取所述的低通濾波電路輸出的直流電壓信號VOUT，實現了微弱光信號的檢測；所述的微控制器產生頻率和幅值均相同的兩路方波信號，將一路方波信號記為Vr，方波信號Vr用于控制所述的斬光模塊將微弱光信號調制為微弱交變光信號，其中微弱交變光信號的頻率與方波信號Vr相等，另一路方波信號作為參考信號Vc輸出至所述的相敏檢測電路。

2.根據權利要求1所述的一種基于電子斬光的微弱光信號檢測電路，其特征在于所述的高通濾波電路、所述的同相放大電路、所述的帶通濾波電路和所述的低通濾波電路分別具有輸入端和輸出端，所述的相敏檢測電路具有輸入端、輸出端和控制端，所述的微控制器分別與所述的斬光模塊、所述的低通濾波電路的輸出端和所述的相敏檢測電路的控制端連接，所述的光電轉換電路的輸出端與所述的高通濾波電路的輸入端連接，所述的高通濾波電路的輸出端與所述的同相放大電路的輸入端連接，所述的同相放大電路的輸出端與所述的帶通濾波電路的輸入端連接，所述的帶通濾波電路的輸出端與所述的相敏檢測電路的輸入端連接，所述的相敏檢測電路的輸出端與所述的低通濾波電路的輸入端連接。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于電子斬光的微弱光信號檢測電路，其特征在于所述的斬光模塊包括液晶玻璃，所述的微控制器與所述的液晶玻璃連接，所述的方波信號Vr用于控制所述的液晶玻璃中電流的通斷，進而控制所述的液晶玻璃的透光與不透光狀態，使照射在所述的液晶玻璃處的微弱光信號調制為微弱交變光信號。

4.根據權利要求2所述的一種基于電子斬光的微弱光信號檢測電路，其特征在于所述的光電轉換電路包括硅光電倍增管、第一電阻和第二電阻，所述的第一電阻的一端接27V電壓，所述的第一電阻的另一端與所述的硅光電倍增管的陰極端連接，所述的硅光電倍增管的陽極端與所述的第二電阻的一端連接且其連接端為所述的光電轉換電路的輸出端，所述的第二電阻的另一端接地。

5.根據權利要求2所述的一種基于電子斬光的微弱光信號檢測電路，其特征在于所述的高通濾波電路包括第一電容和第三電阻，所述的第一電容的一端為所述的高通濾波電路的輸入端，所述的第一電容的另一端與所述的第三電阻的一端連接且其連接端為所述的高通濾波電路的輸出端，所述的第三電阻的另一端接地。

6.根據權利要求2所述的一種基于電子斬光的微弱光信號檢測電路，其特征在于所述的同相放大電路包括第一運算放大器、第四電阻和第五電阻，所述的第一運算放大器具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，所述的第一運算放大器的同相輸入端為所述的同相放大電路的輸入端，所述的第一運算放大器的反相輸入端、所述的第四電阻的一端和所述的第五電阻的一端連接，所述的第五電阻的另一端接地，所述的第四電阻的另一端和所述的第一運算放大器的輸出端連接且其連接端為所述的同相放大電路的輸出端。