CN110132321A - 多方向聚光的高灵敏光电传感器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，包括底座，其特征在于：所述底座上设有中空框架，所述中空框架除底面以外的其它面中至少有一面设有聚光透镜，所述聚光透镜的焦点和/或焦线附近设有光电传感器，所述光电传感器位于所述中空框架内且是在底座表面，一个光电传感器至少对应一个聚光透镜。本发明检测灵敏度高，通过聚光的方式把被测环境中的微弱光信号会聚在一个狭小的区域，整体结构对各个方向的光线进行充分有效的利用，使得光线能够较集中地照射在传感器件的感光区域，且光电传感器仅需聚焦后面积的大小即可，从而大幅减少了传感器的用量。通过放大光信号，该技术亦有效地减少了传感器中半导体材料的用量。
Description
技术领域
本发明涉及光电器件系统结构设计应用技术领域，具体地说是一种基于多方向聚光的高灵敏光电传感器系统。
背景技术
光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器，具有非接触、响应快、精度高、性能可靠等特点，可测参数多，且传感器的结构简单、形式灵活多样，因此在检测和控制等方面获得广泛应用。
利用聚光系统来提高光吸收量，是当前太阳电池研究的一个重要方向。通过透镜或反射镜对直射太阳光进行会聚，然后通过太阳电池接收，将光线从相对较大的区域面积转换至相当小的太阳电池面积上，既可以提高光伏效率，又可以减小电池面积，有效降低光伏系统成本。进入二十一世纪初，聚光光伏发电技术的应用已初见成效。将聚光系统与光电传感器结合，也可以起到同样的效果，如果进一步在聚光系统中加入滤光的功能，则可以进一步提高传感器的检测灵敏度与检测波段精准性。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于滤光型聚光系统的、可进行多方向聚光的光电传感器系统，在多方向聚光、精准滤光的基础上进一步进行光电传感检测，获得高灵敏度、高灵活性的多方向聚光的高灵敏光电传感器系统。
为达到上述目的，本发明设计的多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，包括底座，其特征在于：所述底座上设有中空框架，所述中空框架除底面以外的其它面中至少有一面设有聚光透镜，所述聚光透镜的焦点和/或焦线附近设有光电传感器，所述光电传感器位于所述中空框架内且是在底座表面，一个光电传感器至少对应一个聚光透镜。
优选的，设有1个光电传感器，其能接受底座表面所有方向的光；或设有n个相互独立的光电传感器，每个光电传感器仅独立接受某一区域内的光，所有上述区域内的光的和为底座表面所有方向的光，n为大于1的自然数。
优选的，入射光线照射到光电传感器之前经过滤光件筛选。
进一步优选的，所述滤光件为设在所述聚光透镜与中空框架之间或聚光透镜外侧的滤光膜。
进一步优选的，所述滤光件为通过改变聚光透镜材料本身获得的滤光特性制成的聚光透镜。
优选的，所述中空框架长度方向的切面一为多边形且除底面和平行上述切面一以外的其它面均设有聚光透镜，上述切面一垂直底座。
优选的，所述中空框架高度方向的切面二为多边形，上述切面二平行底座。
进一步优选的，所述中空框架除底面外的与所述切面二相交或平行的面中至少有一个面设有聚光镜。
进一步优选的，所述中空框架除底面外的与所述切面二相交面中、与所述切面二平行的面中均至少有一个面设有聚光镜。
上述切面一和切面二中的一、二仅仅为了避免引发描述相同引发歧义增加，无实际含义。
本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：
1、通过聚光的方式把被测环境中的微弱光信号会聚在一个狭小的区域，整体结构对各个方向的光线进行充分有效的利用，使得光线能够较集中地照射在传感器件的感光区域，且光电传感器仅需聚焦后面积的大小即可，从而大幅减少了传感器的用量。通过放大光信号，该技术亦有效地减少了传感器中半导体材料的用量。
2、聚光与滤光功能集合的系统，有选择性地透过光信号并进行聚光放大，从而大大提高传感器的灵敏度，亦提高了对特定光波段检测的靶向性。
3、通过更换滤光元件即可调整响应波长，降低了对光电传感器本身响应波段的要求，大大拓宽了适用范围；
4、光电传感器将可灵活更换；
5、检测灵敏度高，适于环境微弱光信号的检测，损耗低，利于环保，易实现小型化与集成化应用。
附图说明
图1和图2是本发明实施例一的结构示意图
图3和图4是本发明实施例二的结构示意图
图中：中空框架1、聚光透镜2、光电传感器3、滤光件4。
具体实施方式
下面通过图1～图4以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述，本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1和图2所示，一种多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，包括底座，图中未视出，本实施例中中空框架1为长方体支架，它的四个侧面及顶部都能安装聚光透镜2。中空框架1内设有多个光电传感器3，根据具体使用需求，光电传感器3可部分不安装。本例中光电传感器3围成一个长方体，长方体的四个侧面上的及顶面的上的光电传感器3都可单独工作，以检测不同方位的特定光，或者他们一起联合工作，检测环境中特定波段光信号；输出信号连接到外部电路系统，进行处理后输出；
中空支架1的四个侧面安装的是拱形聚光透镜，顶部安置的圆形聚光透镜，在拱形聚光透镜及圆形聚光透镜和中空支架1的四个侧面及顶部的中间分别夹着一层滤光件4；本例中为滤光膜。
四个侧面上的光电传感器3在拱形聚光透镜的焦线附近，顶部平面上的光电传感器3位于所述圆形聚光透镜的焦点附近；
圆形聚光透镜、四个拱形聚光透镜之一或全部可取下，以便于更换中空框架1内部的光电传感器3。
工作过程包括：
各个方向的光线入射至拱形聚光透镜及圆形聚光透镜表面，经折射后汇聚到滤光膜，再经过波段筛选后特定波段的光照射在光电传感器3上，最终转换为电信号输出。
实施例2
如图3和图4所示，一种多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，包括底座，图中未视出，本实施例中中空框架1为多面体支架。
光电传感器3，其形状可以是方形或者弧形，输出信号连接到外部电路系统，进行处理后输出；
多面体支架的各个侧面安装有拱形聚光透镜2，在聚光透镜2和多面体支架中间夹着一层滤光件4，本例中为滤光膜；
多面体支架的形状、聚光透镜2以及滤光膜4的参数和形状根据具体的使用需求进行调整；
光电传感器3的位置是多面体支架上几个聚光透镜2的焦线附近；
多面体支架上安置的聚光透镜2至少一个能够取下，以便于更换支架内部光电传感器。
工作过程包括：
各个方向的光线入射至聚光透镜，经折射后汇聚到滤光膜，再经过波段筛选后特定波段的光照射在光电传感器，最终转换为电信号输出。
多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，该装置除了底座方向外，在横向可汇聚360度的光线，其顶部也安置聚光透镜对上方光线汇聚，各个方向的光线入射至围绕支架的拱形聚光透镜及圆形聚光透镜表面，经折射后汇聚到装置内侧的滤光膜，经过波段筛选后特定波段的光入射到光电传感器上，最终转换为电信号输出。
Claims (9)
1.一种多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，包括底座，其特征在于：所述底座上设有中空框架，所述中空框架除底面以外的其它面中至少有一面设有聚光透镜，所述聚光透镜的焦点和/或焦线附近设有光电传感器，所述光电传感器位于所述中空框架内且是在底座表面，一个光电传感器至少对应一个聚光透镜。
2.优选的，设有1个光电传感器，其能接受底座表面所有方向的光；或设有n个相互独立的光电传感器，每个光电传感器仅独立接受某一区域内的光，所有上述区域内的光的和为底座表面所有方向的光，n为大于1的自然数。
3.根据权利要求1所述的多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，其特征在于：入射光线照射到光电传感器之前经过滤光件筛选。
4.根据权利要求3所述的多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，其特征在于：所述滤光件为设在所述聚光透镜与中空框架之间或聚光透镜外侧的滤光膜。
5.根据权利要求3所述的多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，其特征在于：所述滤光件为通过改变聚光透镜材料本身获得的滤光特性制成的聚光透镜。
6.根据权利要求1或2或3所述的多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，其特征在于：所述中空框架长度方向的切面一为多边形且除底面和平行上述切面一以外的其它面均设有聚光透镜，上述切面一垂直底座。
7.根据权利要求1或2或3所述的多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，其特征在于：所述中空框架高度方向的切面二为多边形，上述切面二平行底座。
8.根据权利要求7所述的多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，其特征在于：所述中空框架除底面外的与所述切面二相交或平行的面中至少有一个面设有聚光镜。
9.根据权利要求7所述的多方向聚光的高灵敏光电传感器系统，其特征在于：所述中空框架除底面外的与所述切面二相交面中、与所述切面二平行的面中均至少有一个面设有聚光镜。
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