專利名稱：一種基于激光異物分揀系統(tǒng)的信號處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于激光掃描的信號處理電路，尤其針對應(yīng)用于煙葉分揀系統(tǒng)，也適用于其他檢測場合的需要。
背景技術(shù)：
—般用于工業(yè)掃描系統(tǒng)光源為日光燈，并用(XD相機(jī)對信號進(jìn)行接收，由于日光燈穩(wěn)定性不能隨著時間的延長而處于一個穩(wěn)定的水平，對于檢測隨著時間的延長誤差就會越大。激光隨著時間的延長會有很高的穩(wěn)定性。CCD的動態(tài)范圍不是足夠?qū)?，在精確檢測物質(zhì)上不如光電倍增管(PMT)好。PMT在高精度檢測中，具有較高的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種用于工業(yè)檢測的掃描精度高，寬帶、建·立時間短、轉(zhuǎn)換速度高、低噪聲、超低的增益誤差的掃描系統(tǒng)和前置放大器及其信號處理。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于激光異物分揀系統(tǒng)的信號處理電路，包括激光掃描系統(tǒng)、光電倍增管、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、η級串聯(lián)的電壓放大電路、積分電路、相加器和緩沖電路；所述激光掃描系統(tǒng)把光投射到被掃描的物體上，散射的激光被三個以上光電倍增管接收；所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸入端與光電倍增管連接，輸出端依序與η級串聯(lián)的電壓放大電路、積分電路串接；多路所述積分電路信號傳送給相加器，再把相加器信號輸出到緩沖電路，然后把信號輸出。作為優(yōu)選，所述激光掃描系統(tǒng)的激光器為連續(xù)型激光器，為激光掃描系統(tǒng)的光源，光譜為可見光和紅外線。作為優(yōu)選，所述激光掃描系統(tǒng)的激光器為三個以上，選用紅色激光器、藍(lán)色激光器、紅外激光器或綠色激光器。作為優(yōu)選，所述積分電路中包括運放Al、電阻R、電容C、模擬開關(guān)SW1、模擬開關(guān)SW2和比較器CMP ；其中運放Al、電阻R和電容C組成積分電路，電阻R接在所述η級串聯(lián)的電壓放大電路與模擬開關(guān)SW2之間，電容C跨接在運放Al輸入引腳和輸出引腳之間；比較器CMP輸出兩路信號，相位相反，兩路輸出信號用來控制模擬開關(guān)SWl和模擬開關(guān)SW2，分別接在模擬開關(guān)SWl和模擬開關(guān)SW2的控制引腳Vctrl上，比較器CMP的輸入信號同相端接一控制信號Vin，用來控制輸出信號的占空比以及控制模擬開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉，比較器CMP反相端接地或接基準(zhǔn)電壓；模擬開關(guān)SWl并聯(lián)在電容C之上，模擬開關(guān)SW2串聯(lián)在電阻R和運放Al的反相引腳之間。本發(fā)明光電倍增管將接收的光轉(zhuǎn)化為電信號，接收光譜范圍為可見光和紅外線。電流電壓轉(zhuǎn)換電路將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。積分電路對電壓信號進(jìn)行積分采樣，完成在一段時間內(nèi)被掃描物體的信號特征。對多路積分信號利用相加器把各個信號進(jìn)行組合，從總體上反映出被掃描物體的信號特征。本發(fā)明解決了在工業(yè)掃描中日光燈光源穩(wěn)定性差，用CCD進(jìn)行接收信號，動態(tài)范圍窄，不能夠高精度檢測物質(zhì)。激光掃描系統(tǒng)對物體逐點掃描，穩(wěn)定性高，用光電倍增管接收信號動態(tài)范圍寬，能夠高精度的檢測物體。因為有些物體對相同激光器的散射光近似，用光電倍增管接收后電信號區(qū)別很小，但不同物體對多種不同激光器的區(qū)分就明顯，故用多種光譜激光器掃描，然后對不同電流電壓轉(zhuǎn)換電路的信號進(jìn)行相加，進(jìn)而區(qū)分出物體。有益效果本發(fā)明系統(tǒng)電路把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，用寬帶電流電壓轉(zhuǎn)換電路，能夠接收高速掃描系統(tǒng)的電路。本發(fā)明具有掃描精度高，寬帶、建立時間短、轉(zhuǎn)換速度高、低噪聲、超低的增益誤差等性能。本發(fā)明用于高速激光掃描系統(tǒng)，把光電倍增管接收到的信號放大，并對信號進(jìn)行處理，用于對被掃描物體的分析。


圖I為本發(fā)明電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明電路的積分電路原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖I所示，一種基于激光異物分揀系統(tǒng)的信號處理電路，包括激光掃描系統(tǒng)I、光電倍增管2、電流電壓轉(zhuǎn)換電路3、n級串聯(lián)的電壓放大電路4、積分電路5、相加器6和緩沖電路7 ;所述激光掃描系統(tǒng)I把光投射到被掃描的物體上，散射的激光被三個以上光電倍增管2接收；所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路3輸入端與光電倍增管2連接，輸出端依序與η級串聯(lián)的電壓放大電路4、積分電路5串接；多路所述積分電路5信號傳送給相加器6，再把相加器6信號輸出到緩沖電路7，然后把信號輸出。所述激光掃描系統(tǒng)I的激光器為連續(xù)型激光器，為激光掃描系統(tǒng)的光源，光譜為可見光和紅外線。所述激光掃描系統(tǒng)I的激光器為三個以上，選用紅色激光器、藍(lán)色激光器、紅外激光器或綠色激光器。中國專利“一種激光分選物料裝置”(公開號102069077Α)中提到了一種激光掃描系統(tǒng)，該激光掃描系統(tǒng)包括了不同波長的激光器，通過激光合束裝置把激光聚在一處，通過旋轉(zhuǎn)棱鏡把激光反射至掃描物體上，散射的光依次通過多面棱鏡、以及反射鏡把激光反射到光電倍增管對光信號進(jìn)行接收。激光掃描系統(tǒng)I中三個以上的激光器發(fā)出的激光經(jīng)被掃描的物體反射的光由光電倍增管2對不同顏色的激光進(jìn)行接收，光電倍增管2窗口有濾光片，只對特定激光器發(fā)出的激光進(jìn)行接收。光電倍增管2把光信號轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換電路3，把光電倍增管2輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，η級串聯(lián)的電壓放大電路4可以把電流電壓轉(zhuǎn)換電路3輸出的電壓信號繼續(xù)放大，積分電路5用于對前面的電壓信號進(jìn)行積分，可用來查看在一段時間內(nèi)被掃描物體的特征。因為有些物體對同一激光的散射出來的光譜相同，其電信號也相同，但不是所有激光器對同一物品散射信號相同，故可用多種激光器對物體進(jìn)行掃描，用不同光電倍增管對信號進(jìn)行接收。故用相加器6對信號進(jìn)行相加，進(jìn)而反應(yīng)出被掃描物體的特征。緩沖電路7可用于隔離后續(xù)電路和前面積分電路5，從而不會互相影響。如圖2所示，所述積分電路中包括運放Al、電阻R、電容C、模擬開關(guān)SW1、模擬開關(guān)SW2和比較器CMP ；其中運放Al、電阻R和電容C組成積分電路，電阻R接在所述η級串聯(lián)的電壓放大電路與模擬開關(guān)SW2之間，電容C跨接在運放Al輸入引腳I和輸出引腳3之間；比較器CMP輸出兩路信號，相位相反，兩路輸出信號用來控制模擬開關(guān)SWl和模擬開關(guān)SW2，分別接在模擬開關(guān)SWl和模擬開關(guān)SW2的控制引腳Vctrl上，比較器CMP的輸入信號同相端接一控制信號Vin，用來控制輸出信號的占空比以及控制模擬開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉，比較器CMP反相端接地或接基準(zhǔn)電壓；模擬開關(guān)SWl并聯(lián)在電容C之上，模擬開關(guān)SW2串聯(lián)在電阻R和運放Al的反相引腳I之間。積分運放Al是一個失調(diào)電壓和失調(diào)電流以及偏置電流小，開環(huán)增益和增益帶寬積大，輸入電阻高的集成運算放大器。當(dāng)積分時間的常數(shù)T=RC確定以后，由于反相積分電路的輸入電阻Ri=R,因此往往希望R大一些。在R的值滿足輸入電阻要求的條件下，一般選擇較大的C值。模擬開關(guān)SW1，SW2是一種有足夠帶寬，開關(guān)時間小，泄露電流小，導(dǎo)通電阻小的模擬開關(guān)。比較器CMP選擇失調(diào)電壓小，偏置電流小，時間響應(yīng)快，輸出延時小的比較器。Rp為靜態(tài)平衡電阻，用來補(bǔ)償偏置電流所產(chǎn)生的失調(diào)，一般取RP=R。 應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種基于激光異物分揀系統(tǒng)的信號處理電路，其特征在于包括激光掃描系統(tǒng)、光電倍增管、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、n級串聯(lián)的電壓放大電路、積分電路、相加器和緩沖電路； 所述激光掃描系統(tǒng)把光投射到被掃描的物體上，散射的激光被三個以上光電倍增管接收； 所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸入端與光電倍增管連接，輸出端依序與n級串聯(lián)的電壓放大電路、積分電路串接； 多路所述積分電路信號傳送給相加器，再把相加器信號輸出到緩沖電路，然后把信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于激光異物分揀系統(tǒng)的信號處理電路，其特征在于所述激光掃描系統(tǒng)的激光器為連續(xù)型激光器，為激光掃描系統(tǒng)的光源，光譜為可見光和紅外線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于激光異物分揀系統(tǒng)的信號處理電路，其特征在于所述激光掃描系統(tǒng)的激光器為三個以上，選用紅色激光器、藍(lán)色激光器、紅外激光器或緑色激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于激光異物分揀系統(tǒng)的信號處理電路，其特征在于所述積分電路中包括運放Al、電阻R、電容C、模擬開關(guān)SWl、模擬開關(guān)SW2和比較器CMP ； 其中運放Al、電阻R和電容C組成積分電路，電阻R接在所述n級串聯(lián)的電壓放大電路與模擬開關(guān)SW2之間，電容C跨接在運放Al輸入引腳和輸出引腳之間；比較器CMP輸出兩路信號，相位相反，兩路輸出信號用來控制模擬開關(guān)SWl和模擬開關(guān)SW2，分別接在模擬開關(guān)SWl和模擬開關(guān)SW2的控制引腳Vctrl上，比較器CMP的輸入信號同相端接ー控制信號Vin，用來控制輸出信號的占空比以及控制模擬開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉，比較器CMP反相端接地或接基準(zhǔn)電壓；模擬開關(guān)SWl并聯(lián)在電容C之上，模擬開關(guān)SW2串聯(lián)在電阻R和運放Al的反相引腳之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于激光異物分揀系統(tǒng)的信號處理電路，包括激光掃描系統(tǒng)、光電倍增管、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、n級串聯(lián)的電壓放大電路、積分電路、相加器和緩沖電路；所述激光掃描系統(tǒng)把光投射到被掃描的物體上，散射的激光被三個以上光電倍增管接收；所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸入端與光電倍增管連接，輸出端依序與n級串聯(lián)的電壓放大電路、積分電路串接；多路所述積分電路信號傳送給相加器，再把相加器信號輸出到緩沖電路，然后把信號輸出。本發(fā)明具有掃描精度高，寬帶、建立時間短、轉(zhuǎn)換速度高、低噪聲、超低的增益誤差等性能。
文檔編號B07C5/342GK102847686SQ20121026943
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者葉莉華, 汪海洋, 王文軒, 杭建軍, 崔一平 申請人:東南大學(xué)