CN112880827B - 光子检测系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种光子检测系统与方法，涉及信号检测技术领域。光子检测系统，包括：依次连接的光接收电路，脉冲产生电路、脉冲接收电路以及脉冲检测电路；光接收电路用于接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号；脉冲产生电路用于对接收到的模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号；脉冲接收电路用于将接收到的差分脉冲信号转换为单端脉冲信号；脉冲检测电路用于对接收到的单端脉冲信号进行计数，得到单端脉冲信号在计数期间的脉冲数。本发明中，实现了单脉冲分辨率的计数，能够进行数量差别为1的光电子脉冲的识别，提升了脉冲计数的分辨率。

Description

光子检测系统与方法
技术领域
本发明涉及信号检测技术领域，具体涉及一种光子检测系统与方法。
背景技术
光子是传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体，而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。与大多数基本粒子相比，光子的静止质量为零，这意味着其在真空中的传播速度是光速。与其他量子一样，光子具有波粒二象性，其能够表现出经典波的折射、干涉、衍射等性质，而光子的粒子性则表现为和物质相互作用，光子只能传递量子化的能量。对可见光而言，单个光子携带的能量约为4×10-19焦耳，这样大小的能量足以激发起眼睛上感光细胞的一个分子，从而引起视觉。除能量以外，光子还具有动量和偏振态，但单个光子没有确定的动量或偏振态。
目前，常用的光子检测方法为，通过光电倍增管检测光信号并输出电流脉冲信号，并利用放大器将该电流脉冲信号转换为电压脉冲信号，然后利用单端输出比较器对脉冲进行整形，后续利用分频器(例如4分频或10分频)对脉冲进行分频，并将分频后的脉冲输入到计数单元中计数，最终的脉冲数等于计数单元的计数值乘以分频器的分频数。
然而，现有技术中检测到的脉冲数为计数单元的计数值乘以分频器的分频数，则表示计数的分辨率为分频器的分频数，计数的分辨率较低，不适用于高灵敏度或高精度检测要求领域。另外，常规的光电倍增管输出脉冲宽度约为10ns，并在接收光强增加到一定程度以上时，脉冲宽度会继续减小，现有技术在脉冲产生和脉冲接收之间采用单端信号传输方式，信号衰减快，抗干扰性差。市场上现有产品在电源端口处的可靠性设计不足，电源输入端口没有针对如50Hz/60Hz工频干扰等低频段干扰的滤波设计，从而受到一些外界对电源端口的干扰时，会导致内部模拟电路电压纹波恶化，脉冲检测计数值抖动范围增加，有时出现较大的跳值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光子检测系统与方法，在对脉冲进行计数时，可以将高速差分标准用于非周期性脉冲信号的产生输出、接收以及计数，无需对脉冲信号进行分频，实现了单脉冲分辨率的计数，能够进行数量差别为1的光电子脉冲的识别，提升了脉冲计数的分辨率。
为实现上述目的，本发明提供了一种光子检测系统，包括：依次连接的光接收电路，脉冲产生电路、脉冲接收电路以及脉冲检测电路；光接收电路用于接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号；脉冲产生电路用于对接收到的模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号；脉冲接收电路用于将接收到的差分脉冲信号转换为单端脉冲信号；脉冲检测电路用于对接收到的单端脉冲信号进行计数，得到单端脉冲信号在计数期间的脉冲数。
本发明还提供了一种光子检测方法，包括：将接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号；对模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号；将差分脉冲信号转换为单端脉冲信号；对接收到的单端脉冲信号进行计数，得到单端脉冲信号在计数期间的脉冲数。
本发明相对于现有技术而言，光接收电路将接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号，并发送到脉冲产生电路，脉冲产生电路则对模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号，脉冲接收电路能够接收该差分脉冲信号，并将差分脉冲信号转换为单端脉冲信号，脉冲检测电路再对接收到的该单端脉冲信号进行计数，得到单端脉冲信号在计数期间的脉冲数。本发明在对脉冲进行计数时，可以将高速差分标准用于非周期性脉冲信号的产生输出、接收以及计数，无需对脉冲信号进行分频，实现了单脉冲分辨率的计数，能够进行数量差别为1的光电子脉冲的识别，提升了脉冲计数的分辨率。
在一实施例中，光子检测系统，还包括：法拉电容，法拉电容的两端分别连接与光子检测系统的供电端与参考电势端。本实施例中，在光子检测系统的电源输入端之间并联法拉电容，法拉电容具有大容值小体积的特点，适用于本实施例中的光子检测系统对空间的要求；法拉电容作为光子检测系统的电源线的滤波电容，能够起到滤除交流干扰的作用，并在直流供电电压发生变异时，对后端的光子检测系统起到稳压作用，使得光子检测系统具有更好的稳定性与可靠性。
在一实施例中，光子检测系统，还包括：用于为光子检测系统供电的供电电路；供电电路包括：第一常开继电器、第二常开继电器、可调电位器以及法拉电容；第一常开继电器的第一端连接于供电电源，第一常开继电器的第一端还通过可调电位器连接于法拉电容的第一端，第一常开继电器的第二端连接于法拉电容的第一端，法拉电容的第二端连接于参考电势端，法拉电容的第一端还连接于第二常开继电器的第二端，第二常开继电器的第一端连接于光子检测系统的供电端，第一常开继电器的正极电源端与第二常开继电器的正极电源端分别连接于法拉电容的第一端，第一常开继电器的负极电源端与第二常开继电器的负极电源端分别连接于法拉电容的第二端；第一常开继电器与第二常开继电器在法拉电容被充电至预设电压时导通。本实施例中，在光子检测系统的电源输入端之间并联法拉电容，法拉电容具有大容值小体积的特点，适用于本实施例中的光子检测系统对空间的要求；法拉电容作为光子检测系统的电源线的滤波电容，能够起到滤除交流干扰的作用，并在直流供电电压发生变异时，对后端的光子检测系统起到稳压作用，使得光子检测系统具有更好的稳定性与可靠性。同时，能够适用于为光子检测系统供电的电源模块不具有较大峰值电流承受能力的情况。
在一实施例中，脉冲产生电路，包括：比较器；比较器用于通过两个输入端接收模拟电压脉冲信号，并对模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号。
在一实施例中，脉冲产生电路还包括：第一电阻与第二电阻，第一电阻的阻值大于第二电阻的阻值；比较器的两个输入端中的负极输入端通过第一电阻连接于参考电势端，比较器的两个输入端中的正极输入端通过第二电阻连接于参考电势端。本实施例中，在脉冲产生电路中加入了第一电阻与第二电阻作为上拉电阻，第一电阻的阻值大于第二电阻的阻值，使得比较器的负极输入端的偏置电压大于正极输入端的偏置电压，相当于在比较器的两个输入端之间设置了静态门限值，能够用于噪声抑制。
在一实施例中，脉冲接收电路还包括：脉冲接收器，以及连接于脉冲接收器的电平转换电路，脉冲接收器的正向输入端用于接收到差分脉冲信号的负向脉冲，脉冲接收器的负向输入端用于接收到差分脉冲信号的正向脉冲；脉冲接收器用于将差分脉冲信号转换为负向的单端脉冲信号；电平转换电路用于将负向的单端脉冲信号转换为预设电平的正向的单端脉冲信号。
在一实施例中，脉冲检测电路，包括：计数器与微处理器，计数器的多个输出管脚与微处理器的多个接收管脚一一对应连接，微处理器还连接于计数器的控制管脚；计数器用于对接收到的单端脉冲信号进行计数，并通过各输出管脚输出对应的电平至微处理器；微处理器用于检测多个接收管脚中的最高位的中断，并在检测到最高位的中断时，识别出现计数溢出并统计计数溢出次数；微处理器还用于在停止计数时，控制计数器停止计数，并根据读取的各输出管脚的电平与统计的计数溢出次数，得到在计数期间的脉冲数。
在一实施例中，光子检测系统，还包括：模拟开关；模拟开关连接在计数器与脉冲接收电路之间，微处理器连接于模拟开关的使能控制端；脉冲接收电路用于将单端脉冲信号通过模拟开关发送到计数器；微处理器用于在停止计数时，通过控制模拟开关的断开，控制计数器停止计数。本实施例中，在光子检测系统中加入了模拟开关，用于控制计数器的脉冲通道的通断，以对计数进行通断控制。
在一实施例中，脉冲接收器通过双绞线、双同轴线或者差分耦合微带线连接于脉冲产生电路。
在一实施例中，光接收电路包括：光电倍增管、负高压模块、电阻分配网络、阻抗匹配电阻以及差分放大器；负高压模块通过电阻分配网络连接于光电倍增管的电压输入端；光电倍增管的电流输出端连接于差分放大器的反相输入端，差分放大器的正相输入端连接于参考电势端，差分放大器的输出端连接于脉冲产生电路；光电倍增管的电流输出端还通过阻抗匹配电阻连接于参考电势端；负高压模块用于通过电阻分配网络向光电倍增管输入预设的负电压；光电倍增管用于将接收到的光信号转换为脉冲电流，并通过阻抗匹配电阻将脉冲电流转换为负电压脉冲信号输入到差分放大器；差分放大器用于根据接收到的负电压脉冲信号，输出对应的正电压的模拟脉冲信号至脉冲产生电路。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例中的光子检测系统的方框示意图；
图2与图3是根据本发明第一实施例中的光子检测系统中的光接收电路的示意图；
图4与图5是根据本发明第二实施例中包括法拉电容的光子检测系统的供电部分的示意图；
图6是根据本发明第三实施例中的脉冲产生电路的示意图；
图7是根据本发明第三实施例中的脉冲接收电路与脉冲检测电路的示意图；
图8是根据本发明第四实施例中的光子检测方法的具体流程图。
具体实施例
以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。
在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。
在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
本发明第一实施例涉及一种光子检测系统，可以应用在检测仪器中，例如化学发光分析仪，能够用来对生物试剂和样本的反应发光强度进行测定。请参考图1，本实施例中的光子检测系统包括：依次连接的光接收电路1，脉冲产生电路2、脉冲接收电路3以及脉冲检测电路4，其中光接收电路1，脉冲产生电路2、脉冲接收电路3以及脉冲检测电路4可以设置在同一个电路板上并通过电路板上的走线电连接。
光接收电路1用于接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号。具体的，光接收电路1能够接收到光信号，并将接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号发送到脉冲产生电路2中。
在一个例子中，请参考图2，光接收电路1包括光电倍增管11、差分放大器12、电阻分配网络13、阻抗匹配电阻R0以及负高压模块14。
负高压模块14通过电阻分配网络13连接于光电倍增管11的电压输入端；光电倍增管11的电流输出端连接于差分放大器12的反相输入端IN-，差分放大器的正相输入端IN+连接于参考电势端GND，差分放大器12的输出端连接于脉冲产生电路2；光电倍增管11的电流输出端还通过阻抗匹配电阻R0连接于参考电势端GND。
负高压模块14用于通过电阻分配网络13向光电倍增管11输入预设的负电压，即基于光电倍增管11的分压配置需求，利用负高压模块14通过电阻分配网络13为光电倍增管11配置高压分配。
光电倍增管11用于将接收到的光信号转换为脉冲电流，并通过阻抗匹配电阻将脉冲电流转换为负电压脉冲信号输入到差分放大器12。具体的，光电倍增管11能够将接收到的光信号转换为脉冲电流，并从管脚P输出脉冲电流，脉冲电流通过阻抗匹配电阻R0被转换为低幅值的负电压脉冲信号。
差分放大器12用于根据接收到的负电压脉冲信号，输出对应的正电压的模拟脉冲信号至脉冲产生电路2。具体的，差分放大器12正相输入端IN+通过电阻R0`连接到参考电势端GND，差分放大器12的负相输入端IN-接收到上述低幅值的负电压脉冲信号后，经过与正相输入端IN+接收到的电压信号的比较输出正电压脉冲信号，该正电压脉冲信号通过差分放大器12的正相输出S+与反相输出端S-输出到脉冲产生电路2。其中，差分放大器12的两个输出端分别通过电阻(图中以电阻为500Ω为例)连接于参考电势端GND。
差分放大器12进行放大后，得到大幅度的正电压的模拟脉冲信号，提高了信噪比，有利于后续的电路中的脉冲识别。其中，差分放大器12可以选用带宽大于500M的高增益差分放大器，然不限于此，本实施例中的差分放大器12可以利用两级带宽低增益串联放大器来实现。
请参考图3，为光接收电路1的一种具体结构图(图中未示出差分放大器12)，其中，光电倍增管11的阴极K的倍增级数为1，倍增极DY1至DY8的倍增级数依次分别为3、1.5、1.5、1、1、1、1、1，光电倍增管11的输出端P的倍增级数为1，阻抗匹配电阻R0为50Ω电阻，电阻分配网络13包括虚线框内的电阻与电容。其中，电阻分配网络13所包含的电阻的阻值与电容的容值均为示例性，具体可以根据光电倍增管11的来设定。
脉冲产生电路2用于对接收到的模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号。具体的，脉冲产生电路2在接收到光接收电路1发送的模拟电压脉冲信号后，对该电压脉冲信号进行差分转换，输出差分脉冲信号到脉冲接收电路3，差分脉冲信号能够降低脉冲传输过程中的衰减，减少了噪声的影响，提升了后续的脉冲检测性能。
脉冲接收电路3用于将接收到的差分脉冲信号转换为单端脉冲信号。具体的，脉冲接收电路3在接收到脉冲产生电路2发送的差分脉冲信号后，将其转换为单端脉冲信号，并将该单端脉冲信号发送到脉冲检测电路4中。
脉冲检测电路4用于对接收到的单端脉冲信号进行计数，得到单端脉冲信号在计数期间的脉冲数。具体的，脉冲检测电路4对脉冲接收电路3发送的单端脉冲信号进行计数，得到在计数期间该单端脉冲信号的脉冲数。
本实施例相对于现有技术而言，光接收电路将接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号，并发送到脉冲产生电路，脉冲产生电路则对模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号，脉冲接收电路能够接收该差分脉冲信号，并将差分脉冲信号转换为单端脉冲信号，脉冲检测电路再对接收到的该单端脉冲信号进行计数，得到单端脉冲信号在计数期间的脉冲数。本发明在对脉冲进行计数时，可以将高速差分标准用于非周期性脉冲信号的产生输出、接收以及计数，无需对脉冲信号进行分频，实现了单脉冲分辨率的计数，能够进行数量差别为1的光电子脉冲的识别，提升了脉冲计数的分辨率。
本发明第二实施例涉及一种光子检测系统，本实施例相对于第一实施例而言，主要改进之处在于：提升了光子检测系统的滤波能力。
1、当光子检测系统连接的电源模块具有较大峰值电流承受能力时，例如光子检测系统连接至输出能力为5V/5A的电源模块且单独为光子检测系统供电时，请参考图4，光子检测系统，还包括：法拉电容5，法拉电容5的两端分别连接与光子检测系统的供电端VDD与参考电势端GND，即光子检测系统的供电端VDD与参考电势端GND之间并联法拉电容；法拉电容即超级电容，具有大容值小体积的特点，与普通的电容相比，法拉电容能够在相同的体积下具有更大的电容值，适用于空间较小的小型仪器或模块中。
在光子检测系统上电时，由电源模块作为电源输入端会先对法拉电容5充电到相应的工作电压(例如为5V)，由光子检测系统的电源模块为5V/5A的电源模块且单独为光子检测系统供电，所以无需设置缓上电电路，法拉电容5作为电源线的滤波电容，能够滤除交流干扰，并在供电直流电压发生异变时，对后端的光子检测系统起到稳压作用，使得光子检测系统具有更好的稳定性。
2、当光子检测系统连接的电源模块不具有较大峰值电流承受能力时，例如光子检测系统连接的电源输入端为5V/1A的电源模块，请参考图5，此时光子检测系统，还包括：用于为光子检测系统供电的供电电路；
供电电路包括：第一常开继电器A、第二常开继电器B、可调电位器6以及法拉电容7。第一常开继电器A的第一端连接于供电电源VCC，第一常开继电器A的第一端还通过可调电位器6连接于法拉电容7的第一端，第一常开继电器A的第二端连接于法拉电容7的第一端，法拉电容7的第二端连接于参考电势端GND，法拉电容7的第一端还连接于第二常开继电器B的第二端，第二常开继电器B的第一端连接于光子检测系统的供电端VDD，第一常开继电器A的正极电源端与第二常开继电器B的正极电源端分别连接于法拉电容7的第一端，第一常开继电器A的负极电源端与第二常开继电器B的负极电源端分别连接于法拉电容7的第二端。
在光子检测系统上电之前，将可调电位器6的电阻调值预设电阻；在光子检测系统上电时，第一常开继电器A和第二常开继电器B的正极电源端与负极电源端的电压均为0，第一常开继电器A和第二常开继电器B均处于断开状态，输入电压通过作为限流电阻的可调电位器6为法拉电容7充电，能够对电流峰值抽取进行控制，当法拉电容7被充电至预设的电压时，第一常开继电器A和第二常开继电器B的正极电源端与负极电源端之间的电压达到预设阈值，第一常开继电器A和第二常开继电器B被控制吸合导通，此时电路中的供电电流不再经过可调电位器6，而是通过第一常开继电器A和第二常开继电器B所形成的通路向光电检测系统供电。
本实施例中，在法拉电容7被充电到预设电压的过程中向供电端抽取的峰值电流较小，实现了法拉电容上电过程中的电流峰值抑制，并且在第一常开继电器A和第二常开继电器B被控制吸合导通后，供电电压与法拉电容7之间的压差较小。另外，由于可调电位器6的电阻可调，从而能够配合供电电源的额定功率限制要求与上电过程中的缓上电时间要求，对法拉电容7充电至预设电压的充电时间进行灵活调整，法拉电容7充电至预设电压的充电时间t＝RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]，其中R表示可调电位器6的电阻，C表示法拉电容7的电容值，V1表示法拉电容7充电达到的最大电压，Vt表示法拉电容7在充电时间达到t时刻时的电压值，V0表示法拉电容7在初始时刻的电压值。
举例来说，供电电源的输入电压为5V，设计要求为法拉电容7充电至预设电压4.5V的时间为4秒，且法拉电容7充电时的峰值电流限流0.5A；基于此设计要求，表示第一常开继电器A和第二常开继电器B达到导通电压4.5V的时间为4秒，则可调电位器6的电阻值R＝4/(0.1*Ln(5/0.5))≈17.4欧姆，即法拉电容7的限流电阻为17.4欧姆，此时法拉电容7充电时的峰值电流小于5/17.4≈0.29A，满足峰值电流限流0.5A的要求。
本实施例中，法拉电容7能够对光子检测系统的电源端口的工频干扰进行过滤；以滤波对象f为50Hz的工频干扰为例，采用0.1F的法拉电容7，0.1F的法拉电容7的理论阻抗为1/(2×π×f×C)＝1/(2×3.14×50×0.1)≈0.032欧姆，当法拉电容7到光子检测系统侧的电源线之间的特征阻抗大于法拉电容7的理论阻抗的1个数量级(10倍)时，则法拉电容7能够有效的导流接收到的交流干扰，干扰不会对光子检测系统产生影响；当法拉电容7到光子检测系统侧的电源线之间的特征阻抗大于法拉电容7的理论阻抗的2个数量级(100倍)时，则干扰可以忽略不计。由此可知，当法拉电容7到光子检测系统侧的电源线之间的特征阻抗大于0.32欧姆时，能够有效的消除工频干扰，同时能够滤除频率大于50Hz的各类交流干扰。此时，若存在低于50Hz的交流干扰，还能够通过对法拉电容7到光子检测系统侧的电源线之间的特征阻抗的控制来进行有效滤除；例如，出现了5Hz的交流干扰，此时可以将法拉电容7到光子检测系统侧的电源线之间的特征阻抗控制在3.2欧姆以上，便能够对5Hz的交流干扰进行滤除。
其中，对法拉电容7到光子检测系统侧的电源线之间的特征阻抗控制的控制方式可以为：由于电源线之间的特征阻抗与线间的距离成正比关系，与电源线的金属导电率，横截面面积，线间的介电常数成反比关系；在电源线的材料已选定情况下，可以通过调整电源线的导体宽度和距离对特征阻抗进行调整。举例来说，电源线的材料为半固化片，半固化片介电常数为4.2，电路板上的电源走线的宽度为4mm，同层电路板上电源线(VDD与GND)之间的间距为1mm，在电路板表面布线，表面金属铜厚为1.5盎司，此时计算出的电源线之间的特征阻抗约为100欧姆；其中，若GND以平面方式在VDD下层铺铜，两层间距为0.1mm，其他条件不变，此时计算出的电源线之间的特征阻抗约为4.5欧姆。
在一个例子中，图4与图5的光子检测系统中还包括瞬态电压抑制二极管D0(Transient voltage suppression diode，简称TVS二极管)、整流二极管D1以及保险丝K1，能够实现过压、电源反接以及过流保护。在光子检测系统的额定功率小于1A，缓上电峰值电流小于0.5A时，则可以选用额定值为1A的保险丝，整流二极管D1则可以采用大于1A的二极管，瞬态电压抑制二极管D0选用反向隔离电压为5V、击穿电压为5.5V的双向TVS二极管。
本实施例中，经过法拉电容的滤波和稳压后的输入电压为光子检测系统的各部分电路进行供电时，会针对不同的电路采用升压稳压和降压稳压，然后为不同的电路提供相应的电压以供使用。
本实施例相对于第一实施例而言，在光子检测系统的电源输入端之间并联法拉电容，法拉电容具有大容值小体积的特点，适用于本实施例中的光子检测系统对空间的要求；法拉电容作为光子检测系统的电源线的滤波电容，能够起到滤除交流干扰的作用，并在直流供电电压发生变异时，对后端的光子检测系统起到稳压作用，使得光子检测系统具有更好的稳定性与可靠性。
本发明第三实施例涉及一种光子检测系统，本实施例相对于第一实施例而言，主要区别之处在于：提供了光子检测系统中的脉冲产生电路、脉冲接收电路以及脉冲检测电路的一种具体结构。
请参考图6，脉冲产生电路2包括比较器21，比较器21可以为低电压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling，简称LVDS)输出比较器，LVDS输出比较器例如LTC6754型号的转换芯片，其输入端信号接收性能达到890Mbps，典型传输延迟1.8ns。另外，LVDS输出比较器还具有用于关闭输出的管脚SHDN、悬空管脚NC、滞后比较输出功能控制管脚HYST等管脚，在此不再一一赘述，具体参见附图6；其中，管脚SHDN悬空时，保持LVDS输出比较器输出使能，悬空管脚NC保持悬空，滞后比较输出功能的控制管脚HYST通过上拉电阻R3连接至5V电平，使得该管脚HYST的电平大于1.7V，以关闭滞后比较输出功能；另外，LVDS输出比较器的VEE管脚、VCC0管脚、VCC1管脚的连接方式可以参见附图，在此不再赘述。
比较器21用于通过两个输入端接收模拟电压脉冲信号，并对模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号。其中，比较器21的两个输入端还分别连接有隔直电容C1，即电压脉冲信号分别通过隔直电容C1输入到比较器21的两个输入端。
需要说明的是，本实施例以及之后的实施例中均以比较器21为LVDS输出比较器为例进行说明，LVDS输出比较器为高速比较器，即利用高速差分标准用于非周期性脉冲信号的产生、接收与传输，利用其高速性能直接输出差分脉冲信号，以更好的实现单脉冲分辨率计数。
在一个例子中，脉冲产生电路2还包括：第一电阻R1与第二电阻R2，第一电阻R1的阻值大于第二电阻R2的阻值；比较器11的两个输入端中的负极输入端INN通过第一电阻R1连接于参考电势端GND，比较器21的两个输入端中的正极输入端INP通过第二电阻R2连接于参考电势端GND。以图2所示的光接收电路1为例，比较器11的正极输入端INP通过隔直电容C1连接于差分放大器12的正相输出端S+，比较器11的负极输入端INN通过隔直电容C1连接于差分放大器12的反相输出端S-。
本实施例中，光接收电路1中的差分放大器12通过正相输出端S+与反相输出端S-输出的模拟电压脉冲信号分别经过两个隔直电容C1输入到LVDS输出比较器21中，第一电阻R1在负极输入端INN与内阻分压后的管脚偏置电压高于第二电阻R2在正极输入端INP与内阻分压后的管脚偏置电压，正极输入端INP接收的电压大于负极输入端INN接收的电压时，LVDS输出比较器21的正极输出端LVDS+输出大于1.2V的电压，LVDS输出比较器21的负极输出端LVDS-输出小于1.2V的电压，表示LVDS输出比较器21输出逻辑1；反之，LVDS输出比较器21的正极输出端LVDS+输出小于1.2V的电压，LVDS输出比较器21的负极输出端LVDS-输出大于1.2V的电压，表示LVDS输出比较器21输出逻辑0。在没有有效脉冲信号收到时，由于负极输入端INN和正极输入端INP管脚偏置电压的存在，LVDS输出比较器21保持输出逻辑0。在有有效脉冲信号收到时，正极输入端INP上的电压大于负极输入端INN上的电压，LVDS输出比较器21输出逻辑1。
本实施例中，第一电阻R1与第二电阻R2在LVDS输出比较器21的正极输入端INP和负极输入端INN之间形成了分压电路，实现了偏置电压，而分压电路与LVDS输出比较器21都是由同源的电源输入供电的，因此，即便供电电压被干扰出现升高或降低，对正极输入端INP和负极输入端INN的偏置电压影响方向也是一致的，能仍然够保持正极输入端INP和负极输入端INN的偏置电压差的稳定。另外，第一电阻R1的阻值大于第二电阻R2的阻值，负极输入端INN的偏置电压大于正极输入端INP的偏置电压，相当于在比较器的两个输入端之间设置了静态门限值，能够用于噪声抑制。其中，在光子检测系统工作范围内且满足噪声抑制条件的情况下，静态门限值设置的越低越有利于电压脉冲信号的接收与比较。
举例来说，LVDS输出比较器21的输入共膜内阻为6.5M欧姆，第一电阻R1的阻值为1M欧姆，第二电阻R2的阻值为200K欧姆，则负极输入端INN的偏置电压为0.667V，正极输入端INP的偏置电压为0.15V，静态门限值为0.517V；可以根据实际的噪声幅度来调整第一电阻R1与第二电阻R2的阻值，以实现对静态门限值的调整，以适应不同的噪声抑制要求。
请参考图7，脉冲接收电路3包括：脉冲接收器31以及连接于脉冲接收器31的电平转换电路。脉冲接收器31的正向输入端用于接收到差分脉冲信号的负向脉冲，脉冲接收器31的负向输入端用于接收到差分脉冲信号的正向脉冲。
脉冲接收器31用于将差分脉冲信号转换为负向的单端脉冲信号。
具体的，脉冲接收电路3通过双绞线、双同轴线或者差分耦合微带线保持足够距离连接于脉冲产生电路2，能够减少脉冲检测电路4对前端的光接收电路1的辐射干扰。具体的，对于集成式的光子检测系统，脉冲接收器31与比较器21之间通过差分耦合微带线连接；对于分离式光子检测系统，脉冲接收器31与比较器21之间通过双绞线或双同轴线进行连接。
其中，脉冲接收器31可以为LVDS接收器，在LVDS接收器31连接于LVDS输出比较器21时，将二者之间的连接线反接，并在两根传输线之间并联阻抗匹配电阻(图中以100欧姆电阻为例)，即LVDS输出比较器21的正极输出端LVDS+连接于LVDS接收器31的负极输入端IN-，LVDS输出比较器21的负极输出端LVDS-连接于LVDS接收器31的正极输入端IN+，使得输入到LVDS接收器31的差分脉冲信号极性反向。以LVDS接收器31为采用3.3V供电的芯片为例，当LVDS接收器31没有脉冲输入时，LVDS接收器31输出3.3V稳态电平的脉冲，当LVDS接收器31有脉冲输入时，LVDS接收器31输出0V的脉冲。本实施例中，LVDS接收器的输出端OUT通过一个阻抗匹配电阻R匹配连接于电平转换电路。
电平转换电路用于将负向的单端脉冲信号转换为预设电平的正向的单端脉冲信号。
具体的，电平转换电路包括开漏输出反相器321与上拉电阻R4，开漏输出反相器321的输入端INA连接于LVDS接收器的输出端，电平转换电路的输出端OUT通过上拉电阻R4连接于预设电平的电压源，开漏输出反相器321的输出端OUT还连接于脉冲检测电路4。
开漏输出反相器321在接收到LVDS接收器输出的负向的单端脉冲信号时，将其转换为正向的单端脉冲信号，由于其为开漏输出，所以开漏输出反相器321的输出为0电平或者高阻态，并通过上拉电阻R4，将高阻态的输出上拉至预设电平，从而能够将负向的单端脉冲信号时，将其转换为预设电平的正向的单端脉冲信号。其中，预设电平的大小可以基于后端的脉冲检测电路4的需求来设定，例如开漏输出反相器321采用3.3V供电，而后端的脉冲检测电路4采用5V供电，为了确保脉冲检测电路4的计数性能，则可以设置电平转换电路的输出端OUT通过130欧姆的上拉电阻R4连接于5V的电压源，从而脉冲检测电路4同样能够接收到5V电平的单端脉冲信号。
如图7所示，脉冲检测电路4包括计数器41与微处理器42，计数器41的多个输出管脚与微处理器42的多个接收管脚一一对应连接。
计数器41用于对接收到的单端脉冲信号进行计数，并通过各输出管脚输出对应的电平至微处理器。
微处理器42用于检测多个接收管脚中的最高位的中断，并在检测到最高位的中断时，识别出现计数溢出并统计计数溢出次数。
微处理器42还用于在停止计数时，控制计数器停止计数，并根据读取的各输出管脚的电平与统计的计数溢出次数，得到在计数期间的脉冲数。
在一个例子中，光子检测系统还包括：模拟开关8，模拟开关8连接在计数器41与脉冲接收电路3之间，微处理器42连接于模拟开关8的使能控制端。
脉冲接收电路3用于将单端脉冲信号通过模拟开关8发送到计数器41。
微处理器42用于在停止计数时，通过控制模拟开关8的断开，控制计数器41停止计数。
具体的，图7中以计数器41为TC74VHC4040FKELK型号的高速计数芯片为例，采用5V的供电，其计数输入时钟频率可达210MHz；高速计数芯片的输出管脚的数量为12个，分别为Q0至Q11，微处理器42的接收管脚的数量为12个，分别为P0至P11，管脚Q0至Q11与管脚P0至P11一一对应连接，计数器41的供电端VCC连接到5V的电压源，计数器41的控制管脚CLR连接于微处理器42的管脚GPIOFT，由于微处理器42采用的3.3V供电，因此计数器41的控制管脚CLR还通过一个10K欧姆的电阻连接到5V的电压源。本实施例中，由于计数器41为5V供电、微处理器42为3.3V供电，因此，在计数器41与微处理器42之间采用了12路电阻分压网络，每一路分压网络包括分压电阻R5与分压电阻R6，分压电阻R5与分压电阻R6的阻值大小可以根据实际需求来设定，Qx表示计数器41的输出管脚，Px表示微处理器42的接收管脚，从而实现了5V到3.3V的电压转换。另外，微处理器42的还具有外部通讯管脚UART_TX与UART_RX，以及供电管脚VCC与连接于参考电势端的管脚GND。
图7中以模拟开关8为BL1551型号的高速模拟开关芯片为例，BL1551芯片支持300MHz信号的传输。模拟开关8连接在开漏输出反相器321与计数器41之间，开漏输出反相器321的输出端OUT连接到模拟开关8的输入端A2，模拟开关8的输入端A1悬空，模拟开关8的供电端VCC连接到5V的电压源，模拟开关8的输出端B通过上拉电阻R4连接到5V的电压源，模拟开关8的输出端还连接于计数器41的计数输入端CKN，模拟开关8的使能控制端ENB连接到微处理器42的管脚GPIOENB。
下面结合图2、图6以及图7对光子检测系统进行详细的说明。
光接收电路1通过差分放大器12的正相输出S+与反相输出端S-输出的模拟电压脉冲信号通过隔直电容C1至LVDS输出比较器21的正极输入端INP与负极输入端INN，第一电阻R1在负极输入端INN与内阻分压后的管脚偏置电压高于第二电阻R2在正极输入端INP与内阻分压后的管脚偏置电压，LVDS输出比较器21输出差分脉冲信号；其中，正极输入端INP接收的电压大于负极输入端INN接收的电压时，比较器21的正极输出端LVDS+输出大于1.2V的电压，比较器21的负极输出端LVDS-输出小于1.2V的电压，表示比较器21输出逻辑1；反之，比较器21的正极输出端LVDS+输出小于1.2V的电压，比较器21的负极输出端LVDS-输出大于1.2V的电压，表示比较器21输出逻辑0。LVDS输出比较器21在不存在有效脉冲信号的接收时，由于负极输入端INN和正极输入端INP管脚偏置电压的存在，LVDS输出比较器21保持输出逻辑0；LVDS输出比较器21在存在有效脉冲信号的接收时，正极输入端INP上的电压大于负极输入端INN上的电压，LVDS输出比较器21输出逻辑1。
LVDS输出比较器21与LVDS接收器31之间的连接线反接，输入到LVDS接收器31的差分脉冲信号极性反向，LVDS接收器31输出的负向的单端脉冲信号；其中，LVDS接收器31在没有脉冲输入时，LVDS接收器31输出3.3V稳态电平的脉冲，当LVDS接收器31有脉冲输入时，LVDS接收器31输出0V的脉冲。
LVDS接收器31输出的负向的单端脉冲信号被输入到开漏输出反相器321后，开漏输出反相器321将其转换为正向的单端脉冲信号，由于其为开漏输出，所以开漏输出反相器321的输出为0电平或者高阻态，当模拟开关8处于导通状态时，开漏输出反相器321的输出的单端脉冲信号的高阻态经过上拉电阻R4被上拉至5V，能够确保高速计数芯片的计数性能。
微处理器42在开始计数之前，通过对计数器41的CLR管脚的控制，对计数器41的12位计数输出管脚Q0至Q11进行清0控制。计数器41在接收到单端脉冲信号后，从0开始计数，接收到第N个脉冲时，计数是N。12位计数输出管脚的所表征的计数值M＝P11*211+P10*210+P9*29+P8*28+P7*27+P6*26+P5*25+P4*24+P3*23+P2*22+P1*21+P0*20。
微处理器42能够检测多个接收管脚中的最高位(即接收管脚P11)的中断，具体的检测方式可以为下降沿中断接收方式，即接收管脚P11检测的电平从1翻转到0时，判定检测到中断，表示出现计数溢出；在计数期间，从0开始计数，计数器41的12位输出管脚Q0至Q11发生翻转，处理器42在接收管脚P11检测到从1到0的翻转时，识别出现计数溢出，并统计识别到的计数溢出次数，然后持续对计数溢出次数进行统计直至停止计数，在停止计数后，微处理器42通过对模拟开关8的使能控制管脚ENB的控制，控制模拟开关8断开，即断开了计数器41的脉冲输入通道，此时计数器41的12位输出管脚的输出电平保持在稳定不翻转状态。然后微处理器42读取输出管脚Q0至Q11的电平，计算得到计数器41当前的计数值M当前，然后读取统计的中断的数量N中断，计算得到计数期间的脉冲数Count＝M当前+4096*N中断。
本实施例中，在计数器41之前采用了高性能等级的芯片，使得到达计数器41的脉冲具有更好的信号波形，使得计数器41能够实现最佳的计数性能。另外，在光子检测系统的电路板上，从LVDS接收器至计数器41之间采用最短的走线方式，能够为脉冲信号提供更好的传输通道，减少电路板上信号传输所带来的信号损耗，能够有效提高脉冲信号的检测性能。综合上述的高速设计，光子检测系统能够对间隔2.5ns及以上的脉冲实现检测，实现了更小脉冲宽度与更小脉冲间隔的脉冲的检测，能够有效的提升检测精度与灵敏度，且不会出现漏检。
本实施例所提供的光子检测系统能够在小时间窗口模式中具有高精度分辨率特性。举例来说，对于检测时间窗口为1秒、200脉冲/秒接受率的脉冲检测，当其检测时间窗口切换到连续的10毫秒时，在每个10毫秒的检测时间窗口中，能够区分检测出的光子数为0、1、2、3等。
本发明第四实施例涉及一种光子检测方法，应用于第一至第三实施例中任一项的光子检测系统。
本实施例的光子检测方法的具体流程如图8所示。
步骤101，将接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号。
步骤102，对模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号。
步骤103，将差分脉冲信号转换为单端脉冲信号。
步骤104，对接收到的单端脉冲信号进行计数。
本实施例相对于现有技术而言，先将接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号，并发送到脉冲产生电路，然后对模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号，再将差分脉冲信号转换为单端脉冲信号，并对该单端脉冲信号进行计数，得到单端脉冲信号在计数期间的脉冲数。本发明在对脉冲进行计数时，可以将高速差分标准用于非周期性脉冲信号的产生输出、接收以及计数，无需对脉冲信号进行分频，实现了单脉冲分辨率的计数，能够进行数量差别为1的光电子脉冲的识别，提升了脉冲计数的分辨率。
以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。
考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

Claims (9)

1.一种光子检测系统，其特征在于，包括：依次连接的光接收电路，脉冲产生电路、脉冲接收电路以及脉冲检测电路；
所述光接收电路用于接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号；
所述脉冲产生电路，包括：比较器；所述比较器用于通过两个输入端接收所述模拟电压脉冲信号，并对所述模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号；
所述脉冲接收电路用于将接收到的所述差分脉冲信号转换为单端脉冲信号；
所述脉冲检测电路用于对接收到的所述单端脉冲信号进行计数，得到所述单端脉冲信号在计数期间的脉冲数；
其中，所述脉冲检测电路，包括：计数器与微处理器，所述计数器的多个输出管脚与所述微处理器的多个接收管脚一一对应连接，所述微处理器还连接于所述计数器的控制管脚；
所述计数器用于对接收到的所述单端脉冲信号进行计数，并通过各所述输出管脚输出对应的电平至所述微处理器；
所述微处理器用于检测所述多个接收管脚中的最高位的中断，并在检测到所述最高位的中断时，识别出现计数溢出并统计计数溢出次数；
所述微处理器还用于在停止计数时，控制所述计数器停止计数，并根据读取的各所述输出管脚的电平与统计的所述计数溢出次数，得到在计数期间的脉冲数。
2.根据权利要求1所述的光子检测系统，其特征在于，所述光子检测系统，还包括：法拉电容，所述法拉电容的两端分别连接与所述光子检测系统的供电端与参考电势端。
3.根据权利要求1所述的光子检测系统，其特征在于，所述光子检测系统，还包括：用于为所述光子检测系统供电的供电电路；
所述供电电路包括：第一常开继电器、第二常开继电器、可调电位器以及法拉电容；
所述第一常开继电器的第一端连接于供电电源，所述第一常开继电器的第一端还通过所述可调电位器连接于所述法拉电容的第一端，所述第一常开继电器的第二端连接于所述法拉电容的第一端，所述法拉电容的第二端连接于参考电势端，所述法拉电容的第一端还连接于所述第二常开继电器的第二端，所述第二常开继电器的第一端连接于所述光子检测系统的供电端，所述第一常开继电器的正极电源端与所述第二常开继电器的正极电源端分别连接于所述法拉电容的第一端，所述第一常开继电器的负极电源端与所述第二常开继电器的负极电源端分别连接于所述法拉电容的第二端；
所述第一常开继电器与所述第二常开继电器在所述法拉电容被充电至预设电压时导通。
4.根据权利要求1所述的光子检测系统，其特征在于，所述脉冲产生电路还包括：第一电阻与第二电阻，所述第一电阻的阻值大于所述第二电阻的阻值；
所述比较器的两个输入端中的负极输入端通过所述第一电阻连接于参考电势端，所述比较器的两个输入端中的正极输入端通过所述第二电阻连接于参考电势端。
5.根据权利要求1所述的光子检测系统，其特征在于，所述脉冲接收电路还包括：脉冲接收器，以及连接于所述脉冲接收器的电平转换电路，所述脉冲接收器的正向输入端用于接收到所述差分脉冲信号的负向脉冲，所述脉冲接收器的负向输入端用于接收到所述差分脉冲信号的正向脉冲；
所述脉冲接收器用于将所述差分脉冲信号转换为负向的单端脉冲信号；
所述电平转换电路用于将负向的所述单端脉冲信号转换为预设电平的正向的单端脉冲信号。
6.根据权利要求1所述的光子检测系统，其特征在于，所述光子检测系统，还包括：模拟开关；所述模拟开关连接在所述计数器与所述脉冲接收电路之间，所述微处理器连接于所述模拟开关的使能控制端；
所述脉冲接收电路用于将所述单端脉冲信号通过所述模拟开关发送到所述计数器；
所述微处理器用于在停止计数时，通过控制所述模拟开关的断开，控制所述计数器停止计数。
7.根据权利要求5所述的光子检测系统，其特征在于，所述脉冲接收器通过双绞线、双同轴线或者差分耦合微带线连接于所述脉冲产生电路。
8.根据权利要求1所述的光子检测系统，其特征在于，所述光接收电路包括：光电倍增管、负高压模块、电阻分配网络、阻抗匹配电阻以及差分放大器；所述负高压模块通过所述电阻分配网络连接于所述光电倍增管的电压输入端；所述光电倍增管的电流输出端连接于所述差分放大器的反相输入端，所述差分放大器的正相输入端连接于参考电势端，所述差分放大器的输出端连接于所述脉冲产生电路；所述光电倍增管的电流输出端还通过所述阻抗匹配电阻连接于参考电势端；
所述负高压模块用于通过所述电阻分配网络向所述光电倍增管输入预设的负电压；
所述光电倍增管用于将接收到的光信号转换为脉冲电流，并通过所述阻抗匹配电阻将所述脉冲电流转换为负电压脉冲信号输入到所述差分放大器；
所述差分放大器用于根据接收到的所述负电压脉冲信号，输出对应的正电压的模拟脉冲信号至所述脉冲产生电路。
9.一种光子检测方法，其特征在于，包括：
将接收到的光信号转换为模拟电压脉冲信号；
对所述模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号；将所述差分脉冲信号转换为单端脉冲信号，其中比较器通过两个输入端接收所述模拟电压脉冲信号，并对所述模拟电压脉冲信号进行差分转换，得到整形后的差分脉冲信号；
对接收到的所述单端脉冲信号进行计数，得到所述单端脉冲信号在计数期间的脉冲数；其中，所述对接收到的所述单端脉冲信号进行计数，得到所述单端脉冲信号在计数期间的脉冲数包括：
计数器对接收到的所述单端脉冲信号进行计数，并通过所述计数器的各输出管脚输出对应的电平至微处理器中与各所述输出管脚一一对应且连接的接收管脚；
所述微处理器检测多个所述接收管脚中的最高位的中断，并在检测到所述最高位的中断时，识别出现计数溢出并统计计数溢出次数；
所述微处理器在停止计数时，控制所述计数器停止计数，并根据读取的各所述输出管脚的电平与统计的所述计数溢出次数，得到在计数期间的脉冲数。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111162761A (zh) * 2019-12-24 2020-05-15 新绎健康科技有限公司 一种用于防止强光损伤光电倍增管的微光探测方法及系统
CN115575999B (zh) * 2022-11-24 2023-08-11 中核第四研究设计工程有限公司 医院放射性废水在线监测设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0704007D0 (en) * 2007-03-01 2007-04-11 Toshiba Res Europ Ltd A photon detector
CN104296866A (zh) * 2014-10-21 2015-01-21 东南大学 应用于工作在线性模式下的雪崩光电二极管的接口电路
CN107271058A (zh) * 2017-06-27 2017-10-20 浙江九州量子信息技术股份有限公司 一种高速自反馈的单光子探测淬火控制电路及控制方法
CN110389374A (zh) * 2019-07-05 2019-10-29 东软医疗系统股份有限公司 一种探测器的前端电路及探测器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8861584B2 (en) * 2012-04-23 2014-10-14 Micrel, Inc. Noise discriminator for passive optical network burst mode receiver
JP2018044838A (ja) * 2016-09-14 2018-03-22 株式会社トプコン 測距装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0704007D0 (en) * 2007-03-01 2007-04-11 Toshiba Res Europ Ltd A photon detector
CN104296866A (zh) * 2014-10-21 2015-01-21 东南大学 应用于工作在线性模式下的雪崩光电二极管的接口电路
CN107271058A (zh) * 2017-06-27 2017-10-20 浙江九州量子信息技术股份有限公司 一种高速自反馈的单光子探测淬火控制电路及控制方法
CN110389374A (zh) * 2019-07-05 2019-10-29 东软医疗系统股份有限公司 一种探测器的前端电路及探测器

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