CN105867048B - 一种光纤耦合式红外激光光源 - Google Patents
一种光纤耦合式红外激光光源 Download PDFInfo
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Abstract
一种光纤耦合式红外激光光源，属于线阵相机光照补偿领域。解决了现有图像检测系统采集图像，因光照亮度不均匀，及随着温度变化而产生波长漂移，从而导致清晰度差的问题。它包括光纤耦合式激光器和散热装置，它包括驱动单元；驱动单元包括触发电路和恒流驱动电路；驱动单元和光纤耦合式激光器固定在散热装置上，散热装置用于给驱动单元和光纤耦合式激光器进行散热，触发电路的触发信号输出端与光纤耦合式激光器的触发信号输入端连接，恒流驱动电路的恒流信号输出端与光纤耦合式激光器的恒流信号输入端连接。它主要用于对线阵相机进行光照补偿。
Description
技术领域
本发明属于线阵相机光照补偿领域。
背景技术
铁路机车和车辆作为铁路运输的核心部分，车体零部件等出现故障或异常将严重影响行车安全，因此铁路机车和车辆的安全检测变得更加重要。目前广泛采用的图像检测系统，大部分采用LED灯作为补偿光源，普遍存在光照能量不集中，拍摄图像白天夜晚、远处近处亮度不均匀、阳光等外部光线直射时曝光过度等问题，严重影响拍摄图像质量；部分系统采用了激光光源作为补偿光源，但均为一体式激光光源，补偿光源在使用过程中需与相机一同安装在铁路线路上，激光器在列车通过时会因受到较大震动而降低使用寿命，同时由于室外温度变化较大，激光器会随着温度变化而产生波长漂移，进而影响图片质量。
图像质量决定检车作业质量，当图像质量较差时，检车人员无法根据图像判断列车故障，会给行车安全带来隐患，同时，随着图像识别技术的进一步发展，故障自动识别将逐渐取代人工作业，较差的图像质量将会提高故障误报率和漏报率，对故障自动识别的发展存在一定制约。
发明内容
本发明是为了解决现有图像检测系统采集图像，因光照亮度不均匀，及随着温度变化而产生波长漂移，从而导致清晰度差的问题，本发明提供了一种光纤耦合式红外激光光源。
一种光纤耦合式红外激光光源，它包括光纤耦合式激光器和散热装置，它包括驱动单元；
所述的驱动单元包括触发电路和恒流驱动电路；
驱动单元和光纤耦合式激光器固定在散热装置上，散热装置用于给驱动单元和光纤耦合式激光器进行散热，触发电路的输出端与光纤耦合式激光器的正输入端连接，恒流驱动电路的输出端与光纤耦合式激光器的负输入端连接。
所述的触发电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、光耦和MOS管Q1；
恒流驱动电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、运算放大器和MOS管Q2；
电阻R1的一端用于接收外部触发器的触发信号，电阻R1的另一端与光耦的二极管的正极连接，光耦的二极管的负极接电源地，光耦的光敏三极管的集电极与电源VCC连接，光耦的光敏三极管的发射极同时与电阻R2的一端和电阻R3的一端连接，电阻R2的另一端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与电源VCC连接，MOS管Q1的源极作为触发电路的输出端与光纤耦合式激光器的正输入端连接；
电阻R3的另一端接电源地，
电阻R8的一端、运算放大器接地端和电阻R9的一端连接，且电阻R9的一端接电源地，
电阻R8的另一端同时与电阻R7的另一端和运算放大器的正向输入端连接，
运算放大器的电源端、电阻R7的一端和电源VCC同时连接，
运算放大器的反向输入端同时与电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，电阻R5的另一端同时与运算放大器的输出端和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的源极同时与电阻R6的另一端和电阻R9的另一端连接，
MOS管Q2的漏极作为恒流驱动电路的输出端与光纤耦合式激光器的负输入端连接。
所述的一种光纤耦合式红外激光光源，它还包括温度控制电路，所述的温度控制电路的控制信号输出端与散热装置的控制信号输入端连接。
所述的温度控制电路包括温度传感器T、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、比较器和MOS管Q3；
温度传感器用于检测驱动单元和光纤耦合式激光器的温度，温度传感器T的接地端接GND，温度传感器T的电压信号输出端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与比较器的正向输入端连接，
比较器的电源端接电源VCC，电阻R11的一端接电源VCC，电阻R11的另一端同时与电阻R12的一端和比较器的反向输入端连接，比较器的接地端与电阻R12的另一端同时接GND，
比较器电压信号输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的源极接GND，MOS管Q3的漏极作为温度控制电路的控制信号输出端与散热装置的控制信号输入端连接。
所述的散热装置为制冷片、散热片或风扇。
所述的一种光纤耦合式红外激光光源，它还包括壳体，所述的驱动单元、光纤耦合式激光器和散热装置位于壳体内。
所述的光纤耦合式激光器输出的激光为778nm至838nm波长的红外激光。
本发明的目的在于提供一种光纤耦合式红外激光光源，以实现对图像动态检测系统的拍摄光照补偿，有效提高图像检测系统采集的铁路车辆和机车图像质量，解决拍摄图像白天夜晚、远处近处亮度不均匀、阳光等外部光线直射时曝光过度等问题，更有利于铁路车辆和机车故障的图像自动识别。
本发明带来的有益效果是，本发明所述的一种光纤耦合式红外激光光源，以实现对图像动态检测系统的拍摄光照补偿，有效提高图像检测系统采集的铁路车辆和机车图像质量，解决拍摄图像白天夜晚、远处近处亮度不均匀、阳光等外部光线直射时曝光过度等问题，更有利于铁路车辆和机车故障的图像自动识别。
本发明所述的一种光纤耦合式红外激光光源可安装于室内等温度相对稳定的环境内，通过光纤耦合方式将红外激光传送至轨边，本发明与现有技术中的一体式激光器相比，可有效降低激光波长漂移，减少震动对激光器的影响；本发明光源的发光波长为单一的红外光，能够有效去除可见光影响，有效解决拍摄图像白天夜晚、远处近处亮度不均匀，在阳光等外部光线直射时曝光过度等问题；与现有铁路机车和车辆图像采集系统使用光源相比，由于有效解决了现有问题，改善了图像质量，将更有利于故障图像的自动识别。
附图说明
图1为本发明所述的一种光纤耦合式红外激光光源的结构示意图；附图标记5表示输出光纤；
图2为具体实施方式一所述的驱动单元的电路原理示意图；
图3为具体实施方式四所述的温度控制电路的电路原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种光纤耦合式红外激光光源，它包括光纤耦合式激光器2和散热装置3，它包括驱动单元1；
所述的驱动单元1包括触发电路1-1和恒流驱动电路1-2；
驱动单元1和光纤耦合式激光器2固定在散热装置3上，散热装置3用于给驱动单元1和光纤耦合式激光器2进行散热，触发电路1-1的输出端与光纤耦合式激光器2的正输入端连接，恒流驱动电路1-2的输出端与光纤耦合式激光器2的负输入端连接。
本实施方式，本发明所述的一种光纤耦合式红外激光光源，可安装于室内等温度相对稳定的环境内，通过光纤耦合方式将红外激光传送至轨边，本发明与现有技术中的一体式激光器相比，可有效降低激光波长漂移，减少震动对激光器的影响；本发明光源的发光波长为单一的红外光，能够有效去除可见光影响，有效解决拍摄图像白天夜晚、远处近处亮度不均匀，在阳光等外部光线直射时曝光过度等问题；与现有铁路机车和车辆图像采集系统使用光源相比，由于有效解决了现有问题，改善了图像质量，将更有利于故障图像的自动识别。
具体实施方式二：参见图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种光纤耦合式红外激光光源的区别在于，所述的触发电路1-1包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、光耦U1和MOS管Q1；
恒流驱动电路1-2包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、运算放大器U2和MOS管Q2；
电阻R1的一端用于接收外部触发器的触发信号，电阻R1的另一端与光耦U1的二极管的正极连接，光耦U1的二极管的负极接电源地，光耦U1的光敏三极管的集电极与电源VCC连接，光耦U1的光敏三极管的发射极同时与电阻R2的一端和电阻R3的一端连接，电阻R2的另一端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与电源VCC连接，MOS管Q1的源极作为触发电路1-1的输出端与光纤耦合式激光器2的正输入端连接；
电阻R3的另一端接电源地，
电阻R8的一端、运算放大器U2接地端和电阻R9的一端连接，且电阻R9的一端接电源地，
电阻R8的另一端同时与电阻R7的另一端和运算放大器U2的正向输入端连接，
运算放大器U2的电源端、电阻R7的一端和电源VCC同时连接，
运算放大器U2的反向输入端同时与电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，电阻R5的另一端同时与运算放大器U2的输出端和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的源极同时与电阻R6的另一端和电阻R9的另一端连接，
MOS管Q2的漏极作为恒流驱动电路1-2的输出端与光纤耦合式激光器2的负输入端连接。
本实施方式中，恒流驱动电路1-2用于给光纤耦合式激光器2提供稳定的电流信号，电流的大小将决定光纤耦合式激光器2的出光功率。触发电路1-1采用光耦隔离，用于接收外部触发电平信号，当外部触发信号为高电平时，MOS管Q1导通，光纤耦合式激光器2出光；当外部触发信号为低电平时，MOS管Q1截止，光纤耦合式激光器2不出光。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一所述的一种光纤耦合式红外激光光源的区别在于，它还包括温度控制电路4，所述的温度控制电路4的控制信号输出端与散热装置3的控制信号输入端连接。
具体实施方式四：参见图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三所述的一种光纤耦合式红外激光光源的区别在于，所述的温度控制电路4包括温度传感器T、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、比较器U3和MOS管Q3；
温度传感器用于检测驱动单元1和光纤耦合式激光器2的温度，温度传感器T的接地端接GND，温度传感器T的电压信号输出端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与比较器U3的正向输入端连接，
比较器U3的电源端接电源VCC，电阻R11的一端接电源VCC，电阻R11的另一端同时与电阻R12的一端和比较器U3的反向输入端连接，比较器U3的接地端与电阻R12的另一端同时接GND，
比较器U3电压信号输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的源极接GND，MOS管Q3的漏极作为温度控制电路4的控制信号输出端与散热装置3的控制信号输入端连接。
本实施方式中，可根据温度传感器采集的光纤耦合式激光器2的温度信号，自动开启和关闭散热装置3，实现温度的控制。
具体实施方式五：参见图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一、二、三或四所述的一种光纤耦合式红外激光光源的区别在于，所述的散热装置3为制冷片、散热片或风扇。
具体实施方式六：参见图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种光纤耦合式红外激光光源的区别在于，它还包括壳体，所述的驱动单元1、光纤耦合式激光器2和散热装置3位于壳体内。
本实施方式，使得本发明所述的一种光纤耦合式红外激光光源得到良好的封装，提高便携性。
具体实施方式七：参见图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的一种光纤耦合式红外激光光源的区别在于，所述的光纤耦合式激光器2输出的激光为778nm至838nm波长的红外激光。
Claims (6)
1.一种光纤耦合式红外激光光源，它包括光纤耦合式激光器(2)和散热装置(3)，还包括驱动单元(1)；
所述的驱动单元(1)包括触发电路(1-1)和恒流驱动电路(1-2)；
驱动单元(1)和光纤耦合式激光器(2)固定在散热装置(3)上，散热装置(3)用于给驱动单元(1)和光纤耦合式激光器(2)进行散热，触发电路(1-1)的输出端与光纤耦合式激光器(2)的正输入端连接，恒流驱动电路(1-2)的输出端与光纤耦合式激光器(2)的负输入端连接；
其特征在于，所述的触发电路(1-1)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、光耦(U1)和MOS管Q1；
恒流驱动电路(1-2)包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、运算放大器(U2)和MOS管Q2；
电阻R1的一端用于接收外部触发器的触发信号，电阻R1的另一端与光耦(U1)的二极管的正极连接，光耦(U1)的二极管的负极接电源地，光耦(U1)的光敏三极管的集电极与电源VCC连接，光耦(U1)的光敏三极管的发射极同时与电阻R2的一端和电阻R3的一端连接，电阻R2的另一端与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的漏极与电源VCC连接，MOS管Q1的源极作为触发电路(1-1)的输出端与光纤耦合式激光器(2)的正输入端连接；
电阻R3的另一端接电源地，
电阻R8的一端、运算放大器(U2)接地端和电阻R9的一端连接，且电阻R9的一端接电源地，
电阻R8的另一端同时与电阻R7的一端和运算放大器(U2)的正向输入端连接，
运算放大器(U2)的电源端、电阻R7的另一端和电源VCC同时连接，
运算放大器(U2)的反向输入端同时与电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，电阻R5的另一端同时与运算放大器(U2)的输出端和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与MOS管Q2的栅极连接，MOS管Q2的源极同时与电阻R6的另一端和电阻R9的另一端连接，
MOS管Q2的漏极作为恒流驱动电路(1-2)的输出端与光纤耦合式激光器(2)的负输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种光纤耦合式红外激光光源，其特征在于，它还包括温度控制电路(4)，所述的温度控制电路(4)的控制信号输出端与散热装置(3)的控制信号输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种光纤耦合式红外激光光源，其特征在于，所述的温度控制电路(4)包括温度传感器T、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、比较器(U3)和MOS管Q3；
温度传感器T用于检测驱动单元(1)和光纤耦合式激光器(2)的温度，温度传感器T的接地端接GND，温度传感器T的电压信号输出端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与比较器(U3)的正向输入端连接，
比较器(U3)的电源端接电源VCC，电阻R11的一端接电源VCC，电阻R11的另一端同时与电阻R12的一端和比较器(U3)的反向输入端连接，比较器(U3)的接地端与电阻R12的另一端同时接GND，
比较器(U3)电压信号输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的源极接GND，MOS管Q3的漏极作为温度控制电路(4)的控制信号输出端与散热装置(3)的控制信号输入端连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种光纤耦合式红外激光光源，其特征在于，所述的散热装置(3)为制冷片、散热片或风扇。
5.根据权利要求1所述的一种光纤耦合式红外激光光源，其特征在于，它还包括壳体，所述的驱动单元(1)、光纤耦合式激光器(2)和散热装置(3)位于壳体内。
6.根据权利要求1所述的一种光纤耦合式红外激光光源，其特征在于，所述的光纤耦合式激光器(2)输出的激光为778nm至838nm波长的红外激光。
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