CN109084893B - 一种用于光敏探测器的避光检测装置及检测方法 - Google Patents

一种用于光敏探测器的避光检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明发现光敏元件漏光导致光敏元件的输出信号的噪声的幅度和噪声的频率发生显著的变化，通过有限采样率的波形采样和分析，提取噪声和变化信息，从而推出光敏探测器是否漏光。本发明基于这样的检测方法提供一种用于光敏探测器的避光检测装置及检测方法，装置包括：放置探测器的避光盒子，盒子内部设置的产生亮度光的灯带，灯带通过盒子外部的灯带控制器控制，位于盒子外部且与探测器的输出端连接的整形放大触发电路，连接整形放大触发电路的信号采集电路。上述避光检测装置可对光敏探测器的避光程度进行检测，同时可检测光敏传感器的漏光位置。

Description

一种用于光敏探测器的避光检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉传感器技术，特别涉及一种用于光敏探测器的避光检测装置及检测方法。
背景技术
光敏元器件制作的探测器对外界的光线干扰极为敏感，需要对探测器光敏部分进行避光封装。对于定量测量的探测器，虽然进行了避光封装，但可能微量的漏光或者在强光环境下工作，会造成定量测量不准确，探测器寿命的减少。严重的漏光情况下,烧毁光敏元件或用于读出电路的组件、电源等，造成探测器无法工作。
鉴于以上所述，探测器的避光检测是必须的，如何进行光敏元器件制作的探测器进行避光检测成为当前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于光敏探测器的避光检测装置及检测方法，该避光检测装置可对光敏探测器的避光程度进行检测，同时可检测光敏传感器的漏光位置。
本发明发现光敏元件漏光导致光敏元件的输出信号的噪声的幅度和噪声的频率发生显著的变化，通过有限采样率的波形采样和分析，提取噪声和变化信息，从而推出光敏探测器是否漏光。具体的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种用于光敏探测器的避光检测方法，包括：
获取光敏探测器处于黑暗环境状态下输出的第一输出信号；
获取所述光敏探测器处于第一亮度环境状态下输出的第二输出信号；
根据所述第一输出信号和所述第二输出信号，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，以及确定所述光敏探测器是否漏光；
所述基线噪声为对所述光敏探测器的输出信号进行基线采样，并通过统计学分析得到的。
可选地，基线噪声由单不限于基线采样数字的方均值涨落统计量表示，还包括噪声频率、噪声功率函数等。
可选地，所述方法还包括：
获取所述光敏探测器处于第N亮度环境状态下输出的第N+1输出信号；N为大于等于2的自然数；
相应地，根据所述第一输出信号和所述第二输出信号，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，以及确定所述光敏探测器是否漏光的步骤，包括：
根据所述第一输出信号、所述第二输出信号到第N+1输出信号，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的线性关系，以及确定所述光敏探测器是否漏光，增加判断可信度。即相比仅依据第一输出信号和第二输出信号得出的结论，这种一系列测量获得结论大大增加可靠性，减少判断失误。
可选地，若确定所述光敏探测器漏光，则所述方法还包括：
使所述光敏探测器的第一面处于第一亮度环境状态下，其他面处于黑暗环境状态下，获取当前状态下的光敏探测器输出的信号；
遍历所述光敏探测器的所有面，获取光敏探测器每一面对应的信号；
根据建立的基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，以及光敏探测器每一面对应的信号，确定光敏探测器的漏光位置。
第二方面，本发明提供一种用于光敏探测器的避光检测装置，包括：
用于放置待测的光敏探测器的避光盒子，
所述避光盒子的内部设置的产生至少一种亮度光的灯带，所述灯带通过所述避光盒子外部的灯带控制器控制；
位于所述避光盒子外部且与所述待测的光敏探测器的输出端连接的整形放大触发电路，连接所述整形放大触发电路的信号采集电路；
其中，所述整形放大触发电路用于将所述光敏探测器的输出信号放大，并经由信号采集电路采集输入到所述计算机。
可选地，所述信号采集电路为ADC采集电路，上述灯带控制器连接但不限于连接计算机。
可选地，所述整形放大触发电路的第一输出端输出放大后的所述光敏探测器的输出信号至所述ADC采集电路；
所述整形放大触发电路的第二输出端输出采集控制信号至所述ADC采集电路；
所述ADC采集电路依据所述采集控制信号对放大后的输出信号进行采集；
所述采集控制信号为依据所述光敏探测器的输出信号生成的。
可选地，所述灯带为LED灯带，所述灯带控制器为LED开与关的控制器；
所述避光盒子为方形时，所述避光盒子内部每一面设置有LED灯带。
第三方面，本发明提供一种基于上述任一所述的避光检测装置的避光检测方法，包括：
在待测光敏探测器放置所述避光盒子中，关闭灯带使所述光敏探测器处于黑暗环境状态下，所述计算机记录所述ADC采集电路采集的第一信号；
在所述避光盒子内所有方向的灯带打开时，且所述避光盒子内部的亮度达到第一预设亮度时，所述计算机记录所述ADC采集电路采集的第二信号；
所述计算机对所述第一信号和第二信号进行分析，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，并确定待测的光敏探测器是否漏光；
其中，所述基线噪声为对所述光敏探测器的输出信号进行基线采样得到的。
可选地，若确定光敏探测器漏光，则所述方法还包括：
控制避光盒子内部的第一个方向的灯带打开，其他方向的灯带关闭，使所述光敏探测器的第一面处于第一亮度环境状态下，其他面处于黑暗环境状态下，所述计算机记录所述ADC采集电路采集的与第一面对应的信号；
遍历所述避光盒子内部所有方向之后，所述计算机依据记录的对应每一面的信号、建立的基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，确定光敏探测器漏光敏感的方向，进而获取光敏探测器的漏光位置。
可选地，所述计算机对所述第一信号和第二信号进行分析，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系的步骤，包括：
基于预先设置的触发阈值，分别对第一信号、第二信号中基线噪声触发的事件数进行分析，建立该噪声触发阈值与噪声触发计数率的关系即噪声功率函数与所述光敏探测器的漏光的关系，利用基线噪声计数的大小判断所述光敏探测器的漏光-；
或者，基于预先设置的触发阈值，分别对第一信号、第二信号中基线噪声触发的事件数进行分析，获得噪声功率函数，建立噪声功率的大小即触发的事件数与所述光敏探测器的漏光的关系，判断所述光敏探测器是否漏光。
本发明具有的有益效果：
本发明第一方面的避光检测方法可以简单便携的测量光敏探测器的避光程度，通过使用光敏探测器处于黑暗环境状态和亮度环境状态的输出信号进行比较分析，可建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，以及确定光敏探测器是否漏光，简单可推广使用。进一步地，还可以判断光敏探测器的漏光位置，进而使得光敏探测器可以较快地实现避光密封。
本发明第二方面的避光检测装置可对光敏探测器的避光程度进行检测，同时可检测光敏传感器的漏光位置，其结构简单，移动方便，可随时对各种场景的光敏探测器进行检测，可方便推广使用。
本发明第三方面的检测方法可以基于上述避光检测装置对制造未投入使用的光面探测器进行检测，进而判断光敏探测器是否需要重新避光密封，主要的漏光位置在哪里，在多强的光线下能够正常测量。
附图说明
图1为本发明提供的避光检测装置的结构示意图；
图2为依据图1所示的结构检测八组光敏探测器不同曝光强度下基线均值的示意图；
图3为依据图1所示的结构检测两组光敏探测器噪声计数不同曝光下变化的示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
目前，光敏元器件制作成光敏探测器，一般在普通亮光环境工作都会对光敏探测器有避光需求，本发明是一种利用光敏探测器本身的光敏测量元件判断避光程度的方法。
实施例一
本实施例提供一种用于光敏探测器的避光检测方法，本实施例的方法可包括下述的步骤：
101、获取光敏探测器处于黑暗环境状态下输出的第一输出信号；
102、获取所述光敏探测器处于第一亮度环境状态下输出的第二输出信号；
103、根据所述第一输出信号和所述第二输出信号，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，以及确定所述光敏探测器是否漏光。
本实施例中的基线噪声可为对所述光敏探测器的输出信号进行基线采样，并通过统计学分析得到的。例如，基线噪声具体由基线采样数字的方均值涨落统计量表示。
在具体实现过程中，上述方法还可包括下述的步骤104：
104、获取所述光敏探测器处于第N亮度环境状态下输出的第N+1输出信号；N为大于等于2的自然数；
相应地，上述步骤103可具体为：根据所述第一输出信号、所述第二输出信号至第N+1输出信号，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，以及确定所述光敏探测器是否漏光，以增加判断准确性/可信度。即相比仅依据第一输出信号和第二输出信号得出的结论，这种一系列测量获得结论大大增加可靠性，减少判断失误。
本实施例的方法检测出光敏探测器发生漏光时，在对光敏探测器进行进一步维护时，需要具体获知光敏探测器的漏光位置，为此，通过下述步骤105至106可具体获知光敏探测器的漏光位置信息。
105、使光敏探测器的第一面处于第一/N亮度环境状态下，其他面处于黑暗环境状态下，获取当前状态下的光敏探测器输出的信号；
遍历所述光敏探测器的所有面，获取光敏探测器每一面对应的信号；
106、根据建立的基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，以及光敏探测器每一面对应的信号，确定光敏探测器的漏光位置。
上述避光检测方法可以简单便携的测量光敏探测器的避光程度，通过使用光敏探测器处于黑暗环境状态和亮度环境状态的输出信号进行比较分析，可建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，以及确定光敏探测器是否漏光，简单可推广使用。进一步地，还可以判断光敏探测器的漏光位置，进而使得光敏探测器可以较快地实现避光密封。
实施例二
如图1所示，本实施例提供一种避光检测装置的结构示意图，本实施例的避光检测装置包括：避光盒子、灯带、灯带控制器、整形放大触发电路和信号采集电路；
其中，避光盒子用于放置待测的光敏探测器，理论上光敏探测器放置于避光盒子的中央，在实际应用中，如图1所示，通常将光敏探测器放置在避光盒子的底面上。
本实施例并不限定图1中的避光盒子的形状，可根据实际需要调整，图1中所示的是方形盒子。
本实施例中的避光盒子的内部设置有产生多种亮度光的灯带，所述灯带通过所述避光盒子外部的灯带控制器控制，所述灯带控制器连接计算机(图1中实处的是连接，但是在具体实现过程中，灯带控制器还可不与计算机连接。)；
整形放大触发电路位于所述避光盒子外部，并与所述待测的光敏探测器的输出端连接；
其中，所述整形放大触发电路用于将所述光敏探测器的输出信号放大，并经由信号采集电路采集输入到所述计算机。此外，图1中所示的信号采集电路为ADC采集电路。
本实施例中的整形放大触发电路的第一输出端输出放大后的所述光敏探测器的输出信号至所述ADC采集电路；
所述整形放大触发电路的第二输出端输出采集控制信号至所述ADC采集电路；所述ADC采集电路依据所述采集控制信号对放大后的输出信号进行采集；所述采集控制信号为依据所述光敏探测器的输出信号生成的。
所述灯带为LED灯带，所述灯带控制器为LED开与关的控制器，可以由计算机控制或受动控制；
所述避光盒子为方形时，所述避光盒子内部每一面设置有LED灯带。
光敏探测器通电处于工作状态，连接光敏探测器信号输出端到一个ADC采集电路，避光盒子的灯带处于关闭状态，使用ADC采集电路采集一段输出信号，并用计算机记录保存数据，通过在线或离线对数据进行分析，即可得到全暗状态下(黑暗环境状态下)该光敏探测器的基线状态基线噪声起伏统计量(如方均根或其他统计量)Bd，然后调节避光盒子内部灯带的亮度，记录不同亮度下，该光敏探测器的基线噪声起伏统计量BL，最后可以得到不同亮度下光敏探测器基线噪声变化，确定是否漏光。
本实施例的避光检测装置可对光敏探测器的避光程度进行检测，同时可检测光敏传感器的漏光位置。上述装置结构简单，移动方便，可随时对各种场景的光敏探测器进行检测，可方便推广使用。
实施例三
本实施例还提供一种基于上述避光检测装置的避光检测方法，其包括：
S1、在待测光敏探测器放置所述避光盒子中，关闭灯带时，所述计算机记录所述ADC采集电路采集的第一信号。
也就是说，关闭灯带使光敏探测器处于黑暗环境状态下，此时，计算机记录ADC采集电路采集的第一信号。
S2、在避光盒子内各个方向即所有方向的灯带打开时，且所述避光盒子内部的亮度达到第一预设亮度时，所述计算机记录所述ADC采集电路采集的第二信号。
也就是说，使光敏探测器的第一面处于亮度环境状态，其他面处于黑暗环境状态时，计算机记录ADC采集电路采集的第二信号。
S3、计算机对所述第一信号和第二信号进行分析，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，并确定待测的光敏探测器是否漏光。
其中，所述基线噪声为对所述光敏探测器的输出信号进行基线采样得到的。
由于光敏探测器对环境光线敏感，本实施例中利用光敏探测器所处的明亮环境和黑暗环境切换对比，以判断光敏探测器是否漏光。
进一步地，在确定漏光之后，在具体实现过程中，上述方法还可判断光敏探测器的漏光位置，如下的步骤S4和步骤S5的记载。
S4、控制避光盒子内部的第一个方向的灯带打开，其他方向的灯带关闭，使所述光敏探测器的第一面处于第一亮度环境状态下，其他面处于黑暗环境状态下，所述计算机记录所述ADC采集电路采集的与第一面对应的信号；
S5、遍历所述避光盒子内部所有方向之后，所述计算机依据记录的对应每一面的信号、建立的基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，确定光敏探测器漏光敏感的方向，进而获取光敏探测器的漏光位置。
例如，可以打开避光盒子内部的第M个方向的灯带，其他方向灯带关闭，所述计算机记录所述ADC采集电路采集的第M个方向的信号；
遍历所有方向之后，所述计算机对每一面对应的信号进行分析，确定光敏探测器漏光敏感的方向，进而获取光敏探测器的漏光位置。
上述检测方法可以判断光敏探测器是否需要重新避光密封，主要的漏光位置在哪里，在多强的光线下能够正常测量。
本实施例通过较简单的方法测量光敏探测器的避光程度，从而判断探测器是否需要重新避光密封，主要的漏光位置在哪里，在多强的光线下能够正常测量。
为更好的理解本发明的构思，以下对光敏探测器进行说明。
光敏元器件主要测试的是发光晶体的发光，环境光线漏入，会对光敏元器件基线产生影响，严重漏光情况下，基线的噪声幅度会直接抬升，轻微漏光基线上会产生有单光子峰。由于不同的探测器，由于电子学元件差异，基线噪声高度也会有轻微差异，如图2所示。采用亮光和黑暗环境测量的对比法评价每个光敏探测器的避光密封程度。
上述图1中的计算机的分析过程可说明如下：首先在全暗环境状态下对光敏探测器输出的信号进行基线采样，得到基线起伏的统计量Bd，若全暗环境状态为不连续采样，则可以通过多次采集获得统计量平均值而减小因采样个数不够带来的误差；
其次，在光亮环境下同样对光敏探测器的基线采样，得到基线起伏的统计量BL；
然后，通过比对基线起伏的统计量变化，如图2和图3评判避光程度。光敏探测器不漏光，继续噪声起伏统计量应无变化，或变化不大。
计算机对基线起伏的统计量变化时，以采样的信号的多点平滑作为基准，即采样点的基准与采样值的差异来统计采样的起伏。
另外，为了减少计算机的分析过程的统计时长，还可以用一个相同的触发阈值(或几个不同的触发阈值)，对基线噪声触发的事件数进行对比分析，它对应于光亮和黑暗条件下，基线噪声达到阈值的计数率变化，即噪声功率函数的变化。如图2所示，给出一个阈值下，探测器在不同曝光强度下事件计数率，评判避光程度。
如果光敏探测器不漏光，触发事件数/噪声功率无变化，或变化不大。在测得光敏探测器存在漏光的前提下，通过改变光敏探测器和加光方位，(亮灯与光敏探测器相对方位)，可以测得光敏探测器的漏光灵敏的方向或部位，从而确定探测器漏光部位。
图2中示出了4种光敏元器件分别制成的8个探测器，分别在6个不同亮度下基线噪声起伏统计量表现。根据图2可以看到所有光敏探测器密封避光效果都属于一般，不属于完全密封。除了5号光敏探测器外，其余光敏探测器基本可以在微光环境正常工作，轻微漏光，会在一定亮度之后，基线噪声起伏统计量不会明显增加，处于一种接近饱和状态。5号光敏探测器中B路光敏元件基线噪声起伏统计量增加明显大于其他几路，只有C路属于微光正常工作。通过几路信号基线均值比较可以判断出5号光敏探测器漏光位置为更接近B路光敏元件的位置。上述图2中采用基线噪声起伏统计量的判断方式进行判断的。
在亮光环境，各个方位的LED灯都会点亮。当发现光敏探测器漏光需要判断漏光位置时，对避光盒子内的灯带进行控制，让光敏探测器感受来自不同方位的光，可以找出光敏探测器漏光敏感的方向，从而判断漏光位置。
进一步地，如图3所示，图3中示出4个光敏探测器，在3种不同亮度下，3号和4号光敏探测器，噪声计数变化极小，为统计差异，这两个探测器认为完全避光。2号探测器漏光严重，1号探测器轻微漏光。图3中采用基线噪声计数判断方式进行判断的。
上述各个实施例可以相互参照，本实施例不对各个实施例进行限定。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种用于光敏探测器的避光检测装置，其特征在于，包括：
用于放置待测的光敏探测器的避光盒子，所述待测的光敏探测器为制造未投入使用的光敏探测器；
所述避光盒子的内部设置的产生至少一种亮度光的灯带，所述灯带通过所述避光盒子外部的灯带控制器控制；
位于所述避光盒子外部且与所述待测的光敏探测器的输出端连接的整形放大触发电路，连接所述整形放大触发电路的信号采集电路；
其中，所述整形放大触发电路用于将所述光敏探测器的输出信号放大，并经由信号采集电路采集输入到计算机；
所述计算机，对光敏探测器处于黑暗环境状态和亮度环境状态的输出信号进行比较分析，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，以及确定光敏探测器是否漏光，所述基线噪声为所述光敏探测器的输出信号进行基线采样，并通过统计学分析得到的；信号采集电路为ADC采集电路。
2.根据权利要求1所述的避光检测装置，其特征在于，
所述整形放大触发电路的第一输出端输出放大后的所述光敏探测器的输出信号至所述ADC采集电路；
所述整形放大触发电路的第二输出端输出采集控制信号至所述ADC采集电路；
所述ADC采集电路依据所述采集控制信号对放大后的输出信号进行采集；
所述采集控制信号为依据所述光敏探测器的输出信号生成的。
3.根据权利要求2所述的避光检测装置，其特征在于，
所述灯带为LED灯带，所述灯带控制器为LED开与关的控制器；
所述避光盒子为方形时，所述避光盒子内部每一面设置有LED灯带。
4.一种基于权利要求1至3任一所述的避光检测装置的避光检测方法，其特征在于，包括：
在待测光敏探测器放置所述避光盒子中，关闭灯带使所述光敏探测器处于黑暗环境状态下，所述计算机记录所述ADC采集电路采集的第一信号；
在所述避光盒子内所有方向的灯带打开时，且所述避光盒子内部的亮度达到第一预设亮度时，所述计算机记录所述ADC采集电路采集的第二信号；
所述计算机对所述第一信号和第二信号进行分析，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，并确定待测的光敏探测器是否漏光；
其中，所述基线噪声为对所述光敏探测器的输出信号进行基线采样得到的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若确定光敏探测器漏光，则所述方法还包括：
控制避光盒子内部的第一个方向的灯带打开，其他方向的灯带关闭，使所述光敏探测器的第一面处于第一亮度环境状态下，其他面处于黑暗环境状态下，所述计算机记录所述ADC采集电路采集的与第一面对应的信号；
遍历所述避光盒子内部所有方向之后，所述计算机依据记录的对应每一面的信号、建立的基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系，确定光敏探测器漏光敏感的方向，进而获取光敏探测器的漏光位置。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算机对所述第一信号和第二信号进行分析，建立基线噪声与所述光敏探测器的漏光的关系的步骤，包括：
基于预先设置的噪声触发阈值，分别对第一信号、第二信号中基线噪声触发的事件数进行分析，建立该噪声触发阈值与噪声触发计数率的关系即噪声功率函数与所述光敏探测器的漏光的关系，利用基线噪声计数的大小判断所述光敏探测器的漏光。
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