[实用新型]可调式膜厚监控光电信号转换装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学镀膜监控技术领域，是一种可调式膜厚监控光电信号转换装置。

背景技术

在光学镀膜监控系统中，光信号的强弱，光电转换的效率，对于监控系统的灵敏度及准确性起着非常重要的作用。因此，加强光束的亮度，减少光信号传导过程中的损失和衰减，提高转换系统的灵敏度，是膜厚监控技术的关键。在现有的技术中，用于光电转换装置中的光接受传感器件通常采用的是光电倍增管，该元件体积大、占用空间多，而且使用这种元件必须配套高压电源，致使电路复杂，制作成本高。其次，传感器接受光路中的聚焦透镜多为固定安装，使得透镜聚焦点的投射距离无法调节，难以将光信号聚焦点精确的投到传感器的接受面上，造成光电信号转换效率低，容易产生信号衰减，由此影响整个监控系统的监测效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、性能可靠，且能够提高光电信号转换的精准性、稳定性及转换效率的可调式膜厚监控光电信号转换装置。

实现本实用新型的目的所采取的技术方案是：该装置是由光学镜箱和信号转换箱两部分构成，二者之间的结合部位通过紧固件连接，其中，光学镜箱位于膜厚光信号传输部件的光束出射端，其内设有可以轴向移动调节的聚焦透镜组件，信号转换箱内设置有光电信号转换电路板、用于支撑电路板的支座和支座压套，支座的中心带有与光学镜箱连通的光信号通道孔。

所述聚焦透镜组件是由依次组装的聚焦透镜、透镜固定座、调节螺钉组成。

所述光学镜箱的箱壁上对称设有用于调节聚焦透镜组件轴向移动的长槽孔。

所述光电转换电路板上的元器件包括：

一个光接受传感器件，采用硅光二极管，用于接受光信号并转换为电信号；

一个大倍率的I/V变换电路，用于将交流电信号变换为直流电信号；

一个前置放大器，可将I/V变换电路输出的电压信号进行初步放大；

各元器件均装在电路板上，并通过箱体上的接线柱，将信号传输线与箱体外部的信号处理系统连接。

按照上述方案制成的可调式膜厚监控光电信号转换装置，其结构设计合理，性能可靠。通过对聚焦透镜的移动调节，可使接受的膜厚光信号全部准确地投射在传感器接受面上，由此消除了膜厚信号损失和衰减。由于采用硅光二极管作为传感器元件，不仅体积小，占用空间少，而且只需使用一般直流电源，并通过大倍率的I/V变换电路，可扩大对膜厚信号光谱带宽的适应范围，达到提高转换信号的精准性、稳定性及转换效率的有益效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是电路框图。

具体实施方式

参看图1，本实用新型的可调式膜厚监控光电信号转换装置，由光学镜箱601和信号转换箱609两部分构成，信号转换箱609通过紧固件与光学镜箱601的光束出射端连接，光学镜箱601固装在膜厚光信号传输部件的光束出射端，镜箱内设置有可以轴向移动调节的聚焦透镜组件，该组件包括依次组装的透镜座602、聚焦透镜604和调节螺钉603。在光学镜箱601的箱壁上对应设有用于调节聚焦透镜组件的长槽孔612。当入射光波带宽需要变化时，由聚焦透镜604将由光信号传输部件分离出来的平行光进行聚焦，焦点弥散斑的大小可根据光接受传感器件605的光接受面确定，这样可使投射光线的聚焦点始终在传感器的受光面上。信号转换箱609内设置有用于光电信号转换的电路板606、电路板支座607和支座压套608，支座的中心带有与光学镜箱601连通的光信号通道孔，通道孔壁上可涂抹吸光表层，以避免产生杂光影响光信号的质量。

结合图1，参看图2，是光电信号转换的电路框图，图中，光电转换电路板606上的电路包括：用于接受光信号并转换为电信号的光接受传感器件605，将交流电信号变换为直流电信号的大倍率的I/V变换电路614，将I/V变换电路输出的电压信号进行初步放大的前置放大器615，各元器件均装在电路板上，并通过箱体上的接线柱610、611，将信号传输线与信号转换箱体609外部的信号处理系统连接。为提高膜厚信号的转换效率，装在电路板606上的光接受传感器件605采用的是高灵敏度、能够适应不同宽波长范围的硅光二极管。由于光源发出的光束经过长距离的传导和镀膜的反射，发射到传感器上的光信号非常微弱，经传感器上产生的电流仅能达到pA～nA数量级，采用通常的串联电阻获取电压的方法根本无法测到信号变化。因此，本案的光电信号转换电路是在光接受传感器件605的信号输出端连接了一个大倍率的I/V变换电路614，可使100pA的输入电流对应20mV的输出电压。同时，在I/V变换电路输出端连接了一个前置放大器615，可对I/V变换电路输出的信号电压进行初步放大，前置放大器采用精密运放的反相放大器，可增益50倍左右。这样，对应于100pA的光电流，使光电转换器的输出电压可达到1500mV，从而为信号的后续处理创造有利条件。采用这种电路设计，可以直接使用普通直流电源，不但安全可靠性强，而且可以简化结构，降低成本。