專(zhuān)利名稱(chēng)：提高光電傳感器靈敏度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電傳感器。特別是涉及一種提高對(duì)微弱光測(cè)量精度的提高光電傳, 感器靈敏度的方法。
背景技術(shù)：
光電信號(hào)檢測(cè)在科研、工農(nóng)業(yè)和軍事等各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，特別是對(duì)微弱光信 號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，有著越來(lái)越迫切的要求。但任何光電傳感器的靈敏度均有一定的限制。進(jìn) 而使得儀器的靈敏度受到限制。人們經(jīng)常采用調(diào)制、相關(guān)檢測(cè)等技術(shù)提高光電傳感器及 相應(yīng)的儀器的靈敏度，但這些方法都加大了儀器的復(fù)雜性，且并不能提高傳感器的靈敏 度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠直接提高光電 傳感器的靈敏度，從而提高對(duì)微弱光測(cè)量精度的提高光電傳感器靈敏度的方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種提高光電傳感器靈敏度的方法，在光電傳感器前 施加一束高頻調(diào)制參考光，使所述的高頻調(diào)制參考光與被測(cè)光信號(hào)一起通過(guò)光電傳感器 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，再依次經(jīng)過(guò)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，然后，將所得到的一個(gè)周 期內(nèi)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)疊加后計(jì)算出被測(cè)光信號(hào)。
所述的高頻調(diào)制參考光和被測(cè)光信號(hào)是通過(guò)半透半反光鏡照射到光電傳感器上。
所述的光電傳感器是光電二極管。
所述的光電傳感器是光電三極管。
所述的光電傳感器是光電倍增管。
所述的光電傳感器是光敏電阻。
所述的光電傳感器是陣列式光電傳感器。
所述的陣列式光電傳感器是CMOS圖像傳感器。 所述的陣列式光電傳感器是CCD圖像傳感器。 所述的陣列式光電傳感器是陰極射線圖像傳感器。
本發(fā)明的提高光電傳感器靈敏度的方法，簡(jiǎn)單方便，只是在光電傳感器接受到被測(cè) 微弱光或圖像的同時(shí)，施加一束周期性的高頻參考光，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大和模數(shù) 轉(zhuǎn)換，可由計(jì)算機(jī)檢測(cè)到被測(cè)微弱光或圖像，大幅度提高了光電傳感器的靈敏度，從而 提高了對(duì)微弱光測(cè)量精度。可以應(yīng)用在微弱光或圖像測(cè)量技術(shù)中。


圖1是本發(fā)明所使用的裝置構(gòu)成方框圖2是本發(fā)明的工作原理用圖。
其中
1:半透半反光鏡 2:光電傳感器
3:放大器 4:模數(shù)轉(zhuǎn)換器
5:計(jì)算機(jī)
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的提高光電傳感器靈敏度的方法做出詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明的提高光電傳感器靈敏度的方法，是在如1所示的裝置上實(shí)現(xiàn)的。 圖l所示的裝置包括有依次設(shè)置的半透半反光鏡l、光電傳感器2、放大器3、模
數(shù)轉(zhuǎn)換器4和計(jì)算機(jī)5。
本發(fā)明的提高光電傳感器靈敏度的方法是，在光電傳感器2前施加一束高頻調(diào)制參 考光L，使所述的高頻調(diào)制參考光L,與被測(cè)光信號(hào)L一起通過(guò)半透半反光鏡1照射到光 電傳感器2上，通過(guò)光電傳感器2轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，再依次經(jīng)過(guò)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù) 字信號(hào)，然后，將所得到的一個(gè)周期內(nèi)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)5疊加后并減去高頻調(diào)制參 考光L,的平均值乙，從而計(jì)算出被測(cè)光信號(hào)L。所述的計(jì)算公式(其中N為一個(gè)高頻調(diào) 制參考光b的周期中的采樣次數(shù))
, iv^r ' w臺(tái)w臺(tái)wfr w臺(tái)
本方法中所使用的光電傳感器2，可以是光電二極管或是光電三極管或是光電倍增管
或是光敏電阻。
所述使用的光電傳感器2，還可以是陣列式光電傳感器。所述的陣列式光電傳感器可 以是CMOS圖像傳感器或是CCD圖像傳感器或是陰極射線圖像傳感器。 本發(fā)明的提高光電傳感器靈敏度的方法的工作原理是
如圖2所示，假設(shè)被測(cè)光信號(hào)L為JJ =0. 6 LSB (LSB代表一個(gè)最小敏感或量化電 平)，小于傳感器所能夠敏感的最低值1LSB。顯然，用光電傳感器l不能檢測(cè)出被測(cè)光。 如果施加的高頻調(diào)制參考光U是一個(gè)高為1LSB的鋸齒波，并在一個(gè)鋸齒波周期內(nèi)采集 IO次信號(hào)后再求平均
— 1 10 10 i
Z = —y丄，=—y(Zs, + ^/;) = _(0 + 0 + 0 + 0 + l + l + l + l + l + l) = 0.6LS5
考慮到L,是一個(gè)高為1LSB的鋸齒波，其平均值(即僅對(duì)采樣得到的平均值為一個(gè)很 小的值，本例中約為O. 1LSB。采樣次數(shù)N越大，這個(gè)均值越小)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響很小。 實(shí)際上，并非要限定L,在1個(gè)LSB的高度，L,的幅值可以遠(yuǎn)大于1LSB;也不需限定在L,-
4的一個(gè)周期采樣IO，每周期中采樣次數(shù)越大效果則越好；還不需要限定U是鋸齒波，也 可以是三角波、正弦波等。
下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例.。
本發(fā)明的實(shí)施例一
如圖1所示，被測(cè)微弱光信號(hào)L經(jīng)過(guò)半透半反光鏡1照射到光電傳感器2，同時(shí)， 高頻調(diào)制參考光L,也經(jīng)過(guò)半透半反光鏡1照射到光電傳感器2,這兩束光經(jīng)光電傳感器2 疊加后并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)由放大器3放大，再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)5， 在計(jì)算機(jī)5中通過(guò)計(jì)算公式，分離出被測(cè)微弱光信號(hào)Ls并除去高頻調(diào)制參考光L,。本 實(shí)施例中的L,可由普通發(fā)光管LED產(chǎn)生，光電傳感器2可以采用光敏三極管3DU13。
本發(fā)明的實(shí)施例二
如圖1所示，被測(cè)微弱光(圖像)信號(hào)L經(jīng)過(guò)半透半反光鏡1照射到光電圖像傳感 器2，同時(shí)，高頻調(diào)制參考光L,也經(jīng)過(guò)半透半反鏡1照射到光電圖像傳感器2，這兩束光 信號(hào)經(jīng)光電圖像傳感器2疊加后并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)由放大器3放大，再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)5，在計(jì)算機(jī)5內(nèi)通過(guò)計(jì)算公式將L,的一個(gè)周期內(nèi)同一像素點(diǎn) 的數(shù)字信號(hào)相加并減去高頻調(diào)制參考光L,的平均值，從而分離出被測(cè)微弱光(圖像)L 。 本實(shí)施例中的L,可由普通發(fā)光管LED產(chǎn)生，光電圖像傳感器2可以采用CCD攝像頭 13HV13。
權(quán)利要求
1. 一種提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于在光電傳感器(2)前施加一束高頻調(diào)制參考光(Lf)，使所述的高頻調(diào)制參考光(Lf)與被測(cè)光信號(hào)(Ls)一起通過(guò)光電傳感器(2)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，再依次經(jīng)過(guò)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，然后，將所得到的一個(gè)周期內(nèi)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)(5)疊加后計(jì)算出被測(cè)光信號(hào)(Ls)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的高頻調(diào)制參考光(L》和被測(cè)光信號(hào)(Ls)是通過(guò)半透半反光鏡(1)照射到光電傳感器(2)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的光電傳感器(2)是光電二極管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的光電傳感器(2)是光電三極管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的光電傳感器(2)是光電倍增管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的光電傳感器(2)是光敏電阻。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的光電傳感器(2)是陣列式光電傳感器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的陣列式光電傳感器是CMOS圖像傳感器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的陣列式光電傳感器是CCD圖像傳感器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的陣列式光電傳感器是陰極射線圖像傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種提高光電傳感器靈敏度的方法，在光電傳感器前施加一束高頻調(diào)制參考光，使所述的高頻調(diào)制參考光與被測(cè)光信號(hào)一起通過(guò)光電傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，再依次經(jīng)過(guò)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，然后，將所得到的一個(gè)周期內(nèi)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)疊加后計(jì)算出被測(cè)光信號(hào)。高頻調(diào)制參考光和被測(cè)光信號(hào)是通過(guò)半透半反光鏡照射到光電傳感器上。光電傳感器可以是光電二極管或光電三極管或光電倍增管或光敏電阻或陣列式光電傳感器。陣列式光電傳感器可以是CMOS圖像傳感器或CCD圖像傳感器或陰極射線圖像傳感器。本發(fā)明簡(jiǎn)單方便，大幅度提高了光電傳感器的靈敏度，從而提高了對(duì)微弱光測(cè)量精度?？梢詰?yīng)用在微弱光或圖像測(cè)量技術(shù)中。
文檔編號(hào)G01J1/42GK101464188SQ20081015463
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者剛 李, 凌 林, 湯宏穎 申請(qǐng)人:天津大學(xué)