[发明专利]基于达林顿型光敏三极管的空间多点瞬时光强信号采集方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种空间多点瞬时光强信号采集方法，尤其涉及一种基于达林顿型光敏三极管的空间多点瞬时光强信号采集方法。

背景技术

目前, 光学流场测试中，空间多点的光辐射信息的实时采集是一个比较难解决的问题。采用数码相机电子快门加曝光技术, 可在数码相机的电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device）中获取待测流场若干方向瞬时光强信号。但是，在离散的空间多点的光辐射信息的采集上，采用传统的快门技术及大量的电荷藕合器件图像传感器CCD，既增加了成本、增加了系统的复杂程度, 同时也难以控制曝光同步装置达到实时的采集。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于达林顿型光敏三极管的空间多点瞬时光强信号采集方法，以解决现有流场测试中多点实时数据获取中的问题，并结合自由空间层析反演算法，可得到待测对象的三维物理参数分布。

本发明是这样来实现的，该方法基于一片数字信号处理器DSP及多个光强数据采集单元，采用DSP芯片控制电子开关来实现对所有光强数据采集单元中的光敏三极管工作电源的控制，从而实现以电子快门方式瞬时启动所有光强数据采集单元中的光敏三极管以采集空间多点光强信号，同时各光敏三极管的输出端接峰值保持电路，使采集到的空间多点光强信号转换成电压信号锁存在峰值保持电路中。

光强数据采集单元由光纤、光纤耦合器、达林顿光敏三极管和峰值保持电路组成. 在需要采集光强信号的空间多点固定安放多个光强数据采集单元.达林顿光敏三极管天窗与光纤一端耦合，光纤另外一端作为光辐射的入射口，满足光纤入射孔径要求的空间多点光辐射信号通过光纤,经光纤耦合器被达林顿光敏三极管传感.所有光强采集单元中的达林顿光敏三极管的工作电源由数字信号处理器DSP统一控制.通过数字信号处理器DSP控制达林顿光敏三极管工作电源的供电时间,使之在达林顿光敏三极管的响应允许时间范围内,从而达到曝光的目的。由光辐射强度引起的达林顿光敏三极管的光电流产生的电压由峰值保持电路进行采样与存储。峰值保持电路由运算放大器、二极管和电容组成。在曝光时间里完成对辐射信息的储存,则瞬时的空间各点光辐射信号即锁存在峰值电路里。

本发明的有益效果是：在光学流场测试中，在需要采集光强信号的空间多点固定安放多个光强数据采集单元,能实现空间多点的光辐射信号的实时采集与存储，由自由空间射线重排反演算法可重建三维流场分布，解决光学流场的测试精度及实时性问题。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

在图中，1、光纤2、达林顿型光敏三极管3、光纤耦合器4、偏置电阻5、运算放大器A₁ 6、二极管D₂  7、二极管D₃ 8、电容 9、电阻R₂ 10、运算放大器A₂  11、电阻R₄  12、二极管D₁  13、数字信号处理器DSP 14、电子开关。

具体实施方式

如图1所示，本发明是这样来实现的，光强数据采集单元由光纤1、光纤耦合器3、达林顿型光敏三极管2及峰值保持电路组成. 在需要采集光强信号的空间多点固定安放多个光强数据采集单元.在该数据采集单元中光纤1的一端面与达林顿型光敏三极管2的天窗通过光纤耦合器3高效率地耦合，光纤1的另外一端作为光辐射的入射口。满足光纤1入射孔径要求的空间多点光辐射信号通过光纤1,经光纤耦合器3被达林顿型光敏三极管2传感.达林顿型光敏三极管2的两级接10V工作电压，其中在光敏三极管集电极和工作电源电压正极之间接一个数控电子开关14，所有光强采集单元中的达林顿型光敏三极管的数控电子开关14由数字信号处理器DSP13统一控制。在达林顿型光敏三极管2的发射极和接地之间接偏置电阻4。通过数字信号处理器DSP13对达林顿型光敏三极管2工作电源的控制，可以达到控制达林顿型光敏三极管2的曝光时间的目的。当空间多点光辐射入射到多个光强数据采集单元中的光纤1里，通过光纤1全反射到达林顿型光敏三极管2基极天窗上，数字信号处理器DSP13发送脉冲给所有的光强数据采集单元中的数控电子开关14，导通电路使达林顿型光敏三极管2开始工作。由于存在外加的工作偏置电压，产生了电子-空穴对的漂移，从而形成了光电流。通过数字信号处理器DSP13发送给电子开关14的脉冲的脉宽的设置，可以控制达林顿型光敏三极管2的曝光时间。偏置电阻4两端接峰值保持电路。峰值保持电路由运算放大器A₁ 5、运算放大器A₂ 10、二极管D₂ 6、二极管D₃ 7、电容8、电阻R₂  9、电阻R₄ 11、二极管D₁ 12组成。电容8为电能存储器件。瞬时的光辐射信号即锁存在峰值电路。经过数字信号处理器DSP13对数据的采集和模拟信号至数字信号(AD)变换，获得待测流场空间多点的光辐射强度数据。由自由空间射线重排反演算法可重建三维流场分布，解决光学流场的测试精度及实时性问题。