專利名稱：基于達(dá)林頓型光敏三極管的空間多點(diǎn)瞬時(shí)光強(qiáng)信號采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空間多點(diǎn)瞬時(shí)光強(qiáng)信號采集方法，尤其涉及一種基于達(dá)林頓型光敏三極管的空間多點(diǎn)瞬時(shí)光強(qiáng)信號采集方法。
背景技術(shù)：
目前，光學(xué)流場測試中，空間多點(diǎn)的光輻射信息的實(shí)時(shí)采集是一個(gè)比較難解決的問題。采用數(shù)碼相機(jī)電子快門加曝光技術(shù)，可在數(shù)碼相機(jī)的電荷藕合器件圖像傳感器CCD (Charge Coupled Device)中獲取待測流場若干方向瞬時(shí)光強(qiáng)信號。但是，在離散的空間多點(diǎn)的光輻射信息的采集上，采用傳統(tǒng)的快門技術(shù)及大量的電荷藕合器件圖像傳感器CCD，既增加了成本、增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，同時(shí)也難以控制曝光同步裝置達(dá)到實(shí)時(shí)的采集。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種基于達(dá)林頓型光敏三極管的空間多點(diǎn)瞬時(shí)光強(qiáng)信號采集方法，以解決現(xiàn)有流場測試中多點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取中的問題，并結(jié)合自由空間層析反演算法，可得到待測對象的三維物理參數(shù)分布。本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，該方法基于一片數(shù)字信號處理器DSP及多個(gè)光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元，采用DSP芯片控制電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對所有光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元中的光敏三極管工作電源的控制，從而實(shí)現(xiàn)以電子快門方式瞬時(shí)啟動(dòng)所有光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元中的光敏三極管以采集空間多點(diǎn)光強(qiáng)信號，同時(shí)各光敏三極管的輸出端接峰值保持電路，使采集到的空間多點(diǎn)光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換成電壓信號鎖存在峰值保持電路中。光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元由光纖、光纖耦合器、達(dá)林頓光敏三極管和峰值保持電路組成. 在需要采集光強(qiáng)信號的空間多點(diǎn)固定安放多個(gè)光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元.達(dá)林頓光敏三極管天窗與光纖一端耦合，光纖另外一端作為光輻射的入射口，滿足光纖入射孔徑要求的空間多點(diǎn)光輻射信號通過光纖，經(jīng)光纖耦合器被達(dá)林頓光敏三極管傳感.所有光強(qiáng)采集單元中的達(dá)林頓光敏三極管的工作電源由數(shù)字信號處理器DSP統(tǒng)一控制.通過數(shù)字信號處理器DSP 控制達(dá)林頓光敏三極管工作電源的供電時(shí)間，使之在達(dá)林頓光敏三極管的響應(yīng)允許時(shí)間范圍內(nèi)，從而達(dá)到曝光的目的。由光輻射強(qiáng)度引起的達(dá)林頓光敏三極管的光電流產(chǎn)生的電壓由峰值保持電路進(jìn)行采樣與存儲(chǔ)。峰值保持電路由運(yùn)算放大器、二極管和電容組成。在曝光時(shí)間里完成對輻射信息的儲(chǔ)存，則瞬時(shí)的空間各點(diǎn)光輻射信號即鎖存在峰值電路里。本發(fā)明的有益效果是在光學(xué)流場測試中，在需要采集光強(qiáng)信號的空間多點(diǎn)固定安放多個(gè)光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元，能實(shí)現(xiàn)空間多點(diǎn)的光輻射信號的實(shí)時(shí)采集與存儲(chǔ)，由自由空間射線重排反演算法可重建三維流場分布，解決光學(xué)流場的測試精度及實(shí)時(shí)性問題。


圖1為本發(fā)明的電路原理圖。
在圖中，1、光纖2、達(dá)林頓型光敏三極管3、光纖耦合器4、偏置電阻5、運(yùn)算放大器 A1 6、二極管D2 7、二極管D3 8、電容9、電阻& 10、運(yùn)算放大器A2 11、電阻R4 12、二極管01 13、數(shù)字信號處理器DSP 14、電子開關(guān)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元由光纖1、光纖耦合器3、 達(dá)林頓型光敏三極管2及峰值保持電路組成.在需要采集光強(qiáng)信號的空間多點(diǎn)固定安放多個(gè)光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元.在該數(shù)據(jù)采集單元中光纖1的一端面與達(dá)林頓型光敏三極管2的天窗通過光纖耦合器3高效率地耦合，光纖1的另外一端作為光輻射的入射口。滿足光纖 1入射孔徑要求的空間多點(diǎn)光輻射信號通過光纖1，經(jīng)光纖耦合器3被達(dá)林頓型光敏三極管2傳感.達(dá)林頓型光敏三極管2的兩級接IOV工作電壓，其中在光敏三極管集電極和工作電源電壓正極之間接一個(gè)數(shù)控電子開關(guān)14，所有光強(qiáng)采集單元中的達(dá)林頓型光敏三極管的數(shù)控電子開關(guān)14由數(shù)字信號處理器DSP13統(tǒng)一控制。在達(dá)林頓型光敏三極管2的發(fā)射極和接地之間接偏置電阻4。通過數(shù)字信號處理器DSP13對達(dá)林頓型光敏三極管2工作電源的控制，可以達(dá)到控制達(dá)林頓型光敏三極管2的曝光時(shí)間的目的。當(dāng)空間多點(diǎn)光輻射入射到多個(gè)光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元中的光纖1里，通過光纖1全反射到達(dá)林頓型光敏三極管2基極天窗上，數(shù)字信號處理器DSP13發(fā)送脈沖給所有的光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元中的數(shù)控電子開關(guān) 14，導(dǎo)通電路使達(dá)林頓型光敏三極管2開始工作。由于存在外加的工作偏置電壓，產(chǎn)生了電子-空穴對的漂移，從而形成了光電流。通過數(shù)字信號處理器DSP13發(fā)送給電子開關(guān)14的脈沖的脈寬的設(shè)置，可以控制達(dá)林頓型光敏三極管2的曝光時(shí)間。偏置電阻4兩端接峰值保持電路。峰值保持電路由運(yùn)算放大器A1 5、運(yùn)算放大器A2 10、二極管& 6、二極管D3 7、 電容8、電阻& 9、電阻R4 11、二極管D1 12組成。電容8為電能存儲(chǔ)器件。瞬時(shí)的光輻射信號即鎖存在峰值電路。經(jīng)過數(shù)字信號處理器DSP13對數(shù)據(jù)的采集和模擬信號至數(shù)字信號 (AD)變換，獲得待測流場空間多點(diǎn)的光輻射強(qiáng)度數(shù)據(jù)。由自由空間射線重排反演算法可重建三維流場分布，解決光學(xué)流場的測試精度及實(shí)時(shí)性問題。
權(quán)利要求
1. 一種基于達(dá)林頓型光敏三極管的空間多點(diǎn)瞬時(shí)光強(qiáng)信號采集方法，該方法基于一片數(shù)字信號處理器DSP及多個(gè)光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元，其特征是當(dāng)空間多點(diǎn)光輻射入射到多個(gè)光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元中的光纖里時(shí)，通過光纖全反射到達(dá)林頓型光敏三極管基極天窗上， 數(shù)字信號處理器DSP發(fā)送脈沖給所有的光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元中的數(shù)控電子開關(guān)，導(dǎo)通電路使達(dá)林頓型光敏三極管開始工作，由于存在外加的工作偏置電壓，產(chǎn)生了電子-空穴對的漂移，從而形成了光電流，通過數(shù)字信號處理器DSP發(fā)送給電子開關(guān)的脈沖的脈寬的設(shè)置，可以控制達(dá)林頓型光敏三極管的曝光時(shí)間，偏置電阻兩端接峰值保持電路，峰值保持電路由兩級電路組成，包括兩個(gè)運(yùn)算放大器、三個(gè)二極管、一個(gè)電容C、兩個(gè)電阻電阻組成，電容C 為電能存儲(chǔ)器件，瞬時(shí)的光輻射信號即鎖存在峰值電路，方便后續(xù)算法同步調(diào)用。
全文摘要
一種基于達(dá)林頓型光敏三極管的空間多點(diǎn)瞬時(shí)光強(qiáng)信號采集方法，采用DSP芯片控制電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對所有光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元中的光敏三極管工作電源的控制，從而實(shí)現(xiàn)以電子快門方式瞬時(shí)啟動(dòng)所有光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元中的光敏三極管以采集空間多點(diǎn)光強(qiáng)信號，同時(shí)各光敏三極管的輸出端接峰值保持電路，使采集到的空間多點(diǎn)光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換成電壓信號鎖存在峰值保持電路中。本發(fā)明的有益效果是在光學(xué)流場測試中，在需要采集光強(qiáng)信號的空間多點(diǎn)固定安放多個(gè)光強(qiáng)數(shù)據(jù)采集單元，能實(shí)現(xiàn)空間多點(diǎn)的光輻射信號的實(shí)時(shí)采集與存儲(chǔ)，由自由空間射線重排反演算法可重建三維流場分布，解決光學(xué)流場的測試精度及實(shí)時(shí)性問題。
文檔編號G01J1/46GK102426057SQ20111024884
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月27日
發(fā)明者萬雄, 張志敏, 肖文薈 申請人:南昌航空大學(xué)