[实用新型]一种用CCD测量光强突变位置的检测电路

说明书

技术领域

本实用新型属光电测量仪器的技术领域，具体涉及一种测量入射到线阵CCD表面的光束光强突变位置，检测折射率、液位、物位等物理量的检测电路。

背景技术

在工业测量中，有很多物理量可以通过检测光强突变位置来获得。例如利用临界角全反射法测量液体折射率，就是通过检测光强明暗交界面的位置来得到相对应的液体折射率；而用浮子法测量液位时，由于空气与液体中的透光率不同，其分界面也必然对应着光强的突然变化。自动快速的检测出光强突变的位置就可以得到相对应的物理量。作为检测装置大体可以分为三类：一是利用PSD位置传感器进行测量，PSD对温度系数的敏感度很高，所以也就带来了测量精度低，量程短的缺陷；另外一种结构是利用面阵CMOS图象传感器检测光斑图象的边缘位置，但CMOS成像质量不高，影响了测量精度；最后一种就是利用电荷耦合器(CCD)来检测，面阵CCD虽测量精度高、方便快捷，但处理电路较为复杂，成本高，如进口的CCD液体折射率仪，一台要10多万人民币，不利于推广使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种成本低、精度高、利用线阵CCD高精度测量光强突变位置的检测电路，使其能用于测量折射率、液位、物位等物理量的装置中。

为达到上述目的，采用的技术方案是：一种用CCD测量光强突变位置的检测电路，包括信号光源、线阵CCD器件、A/D转换器、CPLD(复杂可编程逻辑器件)驱动控制电路、微处理器控制电路和外围终端模块，其特征在于：所述线阵CCD器件感光面接收信号光源光线的照射，所述CPLD驱动控制电路产生的工作时序与所述线阵CCD器件电连接，所述线阵CCD器件输出依次与运算放大器、A/D转换器电连接，所述A/D转换器输出通过CPLD驱动控制电路的数据与指令通道依次与后端微处理器控制电路、外围终端模块电连接。

所述A/D转换器输出通过CPLD驱动控制电路与SRAM外部存储器电连接，所述CPLD驱动控制电路根据自定义数据传输协议，通过数据与指令通道与后端微处理器控制电路电连接。

所述微处理器控制电路的微处理器采用了以ARM为核心的高速嵌入式处理器。

所述微处理器控制电路输入与温度控制器电连接。

本实用新型的有益效果是：线阵CCD具有像素数多、像素尺寸小、速度快、测量精度高、价格低等特点，实现一维尺寸测量和定位精度高，并具有自动进行温度补偿的功能。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型电路功能示意图；

图2是线阵CCD器件的电路接线图；

图3是CPLD驱动控制电路内部的结构框图；

图4是CPLD驱动控制电路与微处理器控制电路的数据与指令通道接口的连线示意图。

具体实施方式

本实用新型主要是由采集部分和控制部分组成，如图1所示，采集部分包括CPLD驱动控制电路，线阵CCD器件，运算放大器，A/D转换器，SRAM外部存储器；控制部分包括微处理器控制电路和外围终端模块。信号光源光线照射到线阵CCD器件的感光面上，由CPLD驱动控制电路启动并产生线阵CCD的工作时序，操控线阵CCD器件开始数据采集。线阵CCD器件后端输出的模拟信号，送入运算放大器进行信号的反相和限幅，使得模拟信号的幅度能够处于A/D转换器的电压量化的区间内。然后将运算放大器的输出信号送入A/D变换器进行数模转换，所得数字信号通过CPLD驱动控制电路放入SRAM外部存储器暂存。而后CPLD驱动控制电路把暂存的数据按照自定义的数据传输协议通过与微处理器控制电路的数据和指令通路，送到微处理器控制电路进行算法处理，最后通过外围终端模块对数据进行显示和打印。

图2所示线阵CCD器件的时序信号驱动Φ1A1、Φ1A2、Φ2A1、Φ2A2、SW、SH1、SH2、SH3、CP、RS由CPLD驱动控制电路提供。反相器IC1和IC2提供了CPLD驱动控制电路对线阵CCD器件的电平稳压和电流驱动。CCD输出模拟信号OS1，OS2，OS3通过三极管TR1，TR2，TR3接成的电流跟随器电路，增强了信号输出的电流驱动能力。