[实用新型]基于等精度测频的光信号检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光信号检测，具体是基于等精度测频的光信号检测装置。

背景技术

近年，越来越多的科技工作者致力于研究小型便携的专用光度计，为使仪器朝着小型化方向发展，便携式光度计中常选用硅光电二极管、压转频芯片将光信号转为频率信号。因此，如何准确测量频率信号，关系到这些便携式仪器的准确性。常用的频率测量方法有两种：频率测量法和周期测量法，频率测量法是在设定时间t内计数被测信号的脉冲数N，因此被测信号F=N/t。周期测量法是先测量出被测信号的周期T，然后根据频率F=1/T算出被测信号的频率。这两种方法均会产生±1个被测脉冲的误差，在实际应用中，频率测量法适合于高频信号测量，而周期测量法适合于低频信号测量，二者不能兼顾高低频率同样精度的测量要求。

等精度频率测量技术又叫做多周期同步测量技术，设F₀为参考脉冲信号，由测频系统产生，F_x为待测频率信号。测量时，采用两个计数器分别对待测信号F_x和参考信号F₀进行同步计数，计数的开始和结束由闸门控制。在测量计数闸门时间T_x内，若两计数器测得F_x和F₀的对应的脉冲数分别为N_x和N₀，那么N_x/F_x=N₀/F₀，则F_x=(N_x×F₀)/N₀，其中F₀是已知的参考脉冲信号，因此，读出计数器寄存器中N₀和N_x值便可计算出F_x。由于测量计数闸门时间T_x是在被测信号F_x同步下产生的，所以对被测信号的计数N_x将不会产生±1计数误差。当给定的参考脉冲信号恒定时，等精度测频误差较小，具有测频准确的优点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供基于等精度测频的光信号检测装置，以便于将该装置用于便携式分光光度计中进行光信号检测，实现小型便携并准确测量频率信号。

本实用新型的基于等精度测频的光信号检测装置，包括含有硅光电二极管、压频转换芯片的将光信号转为频率信号的光转频模块，以及频率测量模块和数据显示模块，其技术特征在于：光转频模块中，光电转换器连接放大器、滤波器后连接压频转换芯片；频率测量模块中，自带一个高级定时器和2～4个通用定时器的单片机外接一个D触发器；频率测量模块分别连接光转频模块和数据显示模块，电源供电模块分别连接光转频模块、频率测量模块和数据显示模块。

所述的光转频模块中，光电转换器采用S1226-8BK硅光电二极管，放大器采用AD795，滤波器采用AD706双通道运算放大器，压频转换芯片采用AD650。

所述的频率测量模块中，单片机采用自带一个高级定时器和3个通用定时器的STM32，D触发器分别连接STM32的高级定时器和作为基准脉冲计数器的通用定时器。

所述的电源供电模块中设置MAX743芯片和LM1117-3.3芯片，MAX743芯片的输出连接光转频模块，LM1117-3.3芯片的输出连接频率测量模块。

所述的数据显示模块选用带有显示装置的上位机或液晶屏。

本实用新型的的装置中，光转频模块采用响应快、灵敏度高、性能稳定、测量线性好、噪声低的硅光电二极管S1226-8BK将光信号转为微弱电流信号，经后续几个运算放大器处理成稳定的直流电压信号，最后用压转频芯片转为频率信号。硅光电二极管把光信号转换成微弱电流信号I_d，通过AD795进行放大并转成电压信号V_out，采用AD706双通道运算放大器，一个通道进行电压跟随以提高带负载能力；另一个通道搭接成压控电压源二阶低通滤波电路，滤去工频及其他杂波而得到直流信号，最后通过AD650进行压频转换得到频率信号F_x。