CN116429250B - 光电检测电路、光电检测方法和光电传感器 - Google Patents

Abstract

本申请适用于信号检测技术领域，提供了一种光电检测电路、光电检测方法和光电传感器，上述电路和方法用于光电传感器，光电传感器包括信号采集模块和发光模块，信号采集模块用于将采集的光信号转换为电信号。电路包括：信号放大模块、控制模块和光照强度调整模块，信号放大模块用于对电信号进行放大，得到采集信号；控制模块用于根据采集信号的检测值与预设阈值范围，输出增益调整信号和/或功率调整信号，以使采集信号的检测值保持在预设阈值范围内；光照强度调整模块用于根据功率调整信号调整输出功率，以调整发光模块的光照强度；信号放大模块还用于根据增益调整信号调整放大倍数。本申请可提高光电检测的动态检测范围，从而提高检测准确性。

Description

光电检测电路、光电检测方法和光电传感器

技术领域

本申请属于信号检测技术领域，尤其涉及一种光电检测电路、光电检测方法和光电传感器。

背景技术

光电传感器是一种利用光电效应原理来检测目标物体有无、目标物体表面状态变化等的传感器，它可以将目标物体反射、散射或透射的光信号转化为电信号，从而实现对目标物体的测量、监测、控制等功能。

在利用光电传感器根据被检测目标物反射回来的光能量进行物体检测的应用场景下，当目标检测物太靠近传感器时，传感器接收到的采集信号很容易饱和，而在检测物远离传感器时，采集信号又可能急剧减弱而导致检测不稳定性，从而导致最终的检测结果可能不准确。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种光电检测电路、光电检测方法和光电传感器，以解决现有的光电传感器检测过程中采样信号饱和或过于微弱而导致检测结果不准确的技术问题。

第一方面，提供一种光电检测电路，用于光电传感器，所述光电传感器包括信号采集模块和发光模块，所述信号采集模块用于将采集到的光信号转换为电信号，包括：

信号放大模块，与所述信号采集模块连接，用于对所述电信号进行放大，得到采集信号；

控制模块，分别与光照强度调整模块和所述信号放大模块连接，用于根据所述采集信号的检测值与预设阈值范围，输出增益调整信号和/或功率调整信号，以使所述采集信号的检测值保持在所述预设阈值范围内；

光照强度调整模块，与所述发光模块连接，用于根据所述功率调整信号调整输出功率，以调整所述发光模块的光照强度；

所述信号放大模块还用于根据所述增益调整信号调整放大倍数；

其中，所述预设阈值范围包括预设上限阈值和预设下限阈值，所述预设上限阈值为所述光电传感器的最大有效信号的检测值，所述预设下限阈值为所述光电传感器的最小有效信号的检测值。

在第一方面的一种可能的实现方式中，光电检测电路，还包括：

信号线性化模块，与所述信号放大模块连接，用于对所述采集信号的检测值进行线性化处理。

在第一方面的一种可能的实现方式中，功率调整信号包括第一调整信号和第二调整信号，所述光照强度调整模块包括：

可调功率输出单元，分别与所述发光模块和所述控制模块连接，用于根据所述控制模块输出的第一调整信号调整功率输出等级及输出对应的功率。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述光照强度调整模块还包括：

数模转换器，分别与所述控制模块和所述可调功率输出单元连接，用于根据所述控制模块输出的第二调整信号输出对应的模拟输出值，以调节所述可调功率输出单元的输出功率。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述信号放大模块包括放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和开关单元；

所述第一电阻的第一端连接所述放大器的同相输入端，所述第一电阻的第二端接地，所述第二电阻的第一端连接信号采集模块的输出端，所述第二电阻的第二端分别连接所述第三电阻的第一端、所述开关单元的第一端和所述放大器的反向输入端，所述开关单元的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述开关单元的控制端连接所述控制模块的第一输出端，所述第四电阻的第二端分别连接所述第三电阻的第二端、所述放大器的输出端以及所述控制模块的输入端。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述可调功率输出单元包括功率管、第五电阻、第一开关子单元、第六电阻和第二开关子单元，所述第一开关子单元包括第一开关管，所述第二开关子单元包括第二开关管；

所述功率管的第一端连接所述发光模块，所述功率管的第二端分别连接所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端，所述功率管的控制端连接所述数模转换器的输出端；

所述第五电阻的第二端连接所述第一开关管的第一端，所述第一开关管的第二端接地，所述第一开关管的控制端连接所述控制模块的第二输出端；

所述第六电阻的第二端连接所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端接地，所述第二开关管的控制端连接所述控制模块的第三输出端。

第二方面，本申请实施例提供一种光电检测方法，该方法包括：

获取采集信号；

根据采集信号与预设阈值范围，输出增益调整信号和/或功率调整信号；其中，所述增益调整信号用于控制信号放大模块调整放大倍数；所述功率调整信号用于控制光照强度调整模块调整输出功率，以调整发光模块的光照强度。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述预设阈值范围包括预设上限阈值和预设下限阈值，所述根据采集信号与预设阈值范围，输出增益调整信号和/或功率调整信号的步骤，包括：

若所述采集信号的检测值大于所述预设上限阈值，则控制所述信号放大模块的放大倍数变小和/或控制所述光照强度调整模块的输出功率变小；

若所述采集信号的检测值小于所述预设上限阈值，则控制所述信号放大模块的放大倍数变大和/或控制所述光照强度调整模块的输出功率变大。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述控制所述光照强度调整模块的输出功率变小的步骤，包括：

控制可调功率输出单元的功率输出等级变小和/或控制数模转换器的模拟输出值变小；

所述控制所述光照强度调整模块的输出功率变大的步骤，包括：

控制所述可调功率输出单元的功率输出等级变大和/或所述控制数模转换器的模拟输出值变大。

第三方面，本申请实施例提供一种光电传感器，包括信号采集模块、发光模块以及上述任一实施例提供的光电检测电路；

所述信号采集模块与所述信号放大模块连接，用于将采集到的光信号转换为电信号；

所述发光模块与所述光照强度调整模块连接，用于根据所述光照强度调整模块的输出功率进行发光。

实施本申请实施例提供的光电检测电路、光电检测方法和光电传感器具有以下有益效果：

本申请提供的一种光电检测电路，用于光电传感器，光电传感器包括信号采集模块和发光模块，其中信号采集模块用于将采集到光信号转换为电信号。光电检测电路包括光照强度调整模块、信号放大模块和控制模块，控制模块分别与光照强度调整模块和信号放大模块连接，用于根据由上述信号放大模块获得的采集信号的检测值与预设阈值的比对结果，输出功率调整信号和/或增益调整信号，以使光照强度调整模块根据输出功率调整信号调整的输出功率和/或使信号放大模块调整其放大倍数，从而使得采集信号的检测值保持在预设阈值的范围内，其中。上述预设阈值包括预设上限阈值和预设下限阈值，预设上限阈值为光电传感器的最大有效信号的检测值，预设下限阈值为光电传感器的最小有效信号的检测值。也即，通过控制模块输出功率调整信号和/或增益调整信号使光照强度调整模块调整其输出功率和/或使信号放大模块调整其放大倍数的方式，使得光电传感器的检测范围得以扩大，从而降低因采集信号饱和或过于微弱而使检测结果不准确的概率，提高光电传感器的检测准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种光电检测电路的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的一种光电检测电路的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的一种光电传感器采集信号表现形式的示意图；

图4为本申请另一实施例提供的一种光电检测电路的结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的一种光电检测电路中信号放大模块的电路结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的一种光电检测电路中可调功率输出单元的电路结构示意图；

图7为本申请另一实施例提供的一种光电检测电路中可调功率输出单元的电路结构示意图；

图8为本申请一实施例提供的一种光电检测电路中信号放大模块的电路结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种光电检测方法的步骤示意图；

图10为本申请实施例提供的一种光电检测方法中步骤S102的步骤示意图；

图11为本申请实施例提供的一种采集信号发生饱和削顶失真的波形示意图；

图12为本申请实施例提供的一种采集信号由级别1切换至级别2的波形示意图；

图13为本申请实施例提供的一种采集信号在级别3中数模转换器的输入值由当前级别切换为相邻的小一级的波形示意图；

图14为本申请实施例提供的一种采集信号在级别3中数模转换器的输入值由当前级别变为相邻的大一级的波形示意图；

图15为本申请实施例提供的一种光电传感器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，本申请实施例的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联物的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”。

在利用光电传感器根据被检测目标物反射回来的光能量进行物体检测的应用场景下，当目标检测物太靠近传感器时，传感器捕获到的采集信号很容易饱和，而在目标检测物远离传感器时，采集信号又可能急剧减弱而导致检测不稳定性，从而导致最终的检测结果可能不准确。因此，本申请实施例提供一种光电检测电路和光电传感器，通过在检测过程中根据采集信号与预设阈值范围的比对结果动态调整信号放大模块的放大倍数和/或调整光照强度调整模块的输出功率，使得采样信号保持在预设阈值范围内，也即，通过上述方式有效扩大检测范围，从而降低因采集信号饱和或过于微弱而导致检测结果不准确的概率。

本申请实施例首先提供一种光电检测电路，请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种光电检测电路的结构示意图。如图1所示，该光电检测电路10包括信号放大模块101、控制模块102和光照强度调整模块103。该光电检测电路10用于光电传感器20，其中，光电传感器20包括发光模块201和信号采集模块202，其中，发光模块201用于根据预设的输出功率发出光信号，信号采集模块202用于将采集到的目标检测物反射的光信号转换为电信号。

信号放大模块101与信号采集模块202连接，用于对信号采集模块202获得的电信号进行放大，得到采集信号。

本申请实施例中的信号放大模块101的放大倍数是可调的，其可以根据控制模块102输出的增益调整信号对应调整放大倍数。

控制模块102分别与信号放大模块101和光照强度调整模块103连接，用于根据上述的采集信号的检测值与预设阈值范围，输出相应的增益调整信号和/或功率调整信号，以使得采集信号的检测值保持在所述预设阈值范围内，从而降低因采集信号饱和或过于微弱而导致检测结果不准确的概率。

其中，上述的预设阈值范围可以包括预设上限阈值和预设下限阈值，预设上限阈值为光电传感器20的最大有效信号的检测值，预设下限阈值为光电传感器20的最小有效信号的检测值。

光照强度调整模块103与发光模块201连接，用于根据控制模块102输出的功率调整信号调整输出功率，以调整发光模块201的光照强度。

图1所示的光电检测电路10的工作原理如下：

假设光电传感器20用于根据目标检测物的反射光信号追踪目标检测物的位置，其发光模块201用于根据光照强度调整模块103输出的驱动信号发出光信号。信号采集模块202用于采集目标检测物的反射光信号，并将目标检测物反射的光信号转换为电信号，输出至光电检测电路10中的信号放大模块101；信号放大模块101将上述电信号进行放大，得到采集信号，并输出至控制模块102；控制模块102接收到采集信号后，将其与预设上限阈值和预设下限阈值进行比较。若采集信号大于预设上限阈值，则表示采集信号饱和，控制模块102则输出相应的功率调整信号至上述光照强度调整模块103，使得光照强度调整模块103输出的驱动信号的输出功率减小，从而降低发光模块201的发光强度，使得相应的反射光信号的光照强度减弱，从而使得采集信号的检测值变小，和/或，控制模块102还可以输出相应的增益调整信号至上述信号放大模块101，使得信号放大模块101的放大倍数变小，从而使得采集信号的检测值变小；而若采集信号小于预设下限阈值，则表示采集信号过于微弱，控制模块102输出相应的功率调整信号至上述光照强度调整模块103，使得光照强度调整模块103输出的驱动信号的输出功率变大，从而增强发光模块201的发光强度，使得相应的反射光信号的光照强度增强，从而使得采集信号的检测值变大，和/或，控制模块102还可以输出相应的增益调整信号至上述信号放大模块101，使得信号放大模块101的放大倍数变大，从而使得采集信号的检测值变大，也即，通过控制模块102输出的增益调整信号和/或功率调整信号，动态地调整信号放大模块101的放大倍数和/或调整光照强度调整模块103的驱动信号的输出功率，从而使得采集信号的检测值始终处于预设阈值范围内，最终使得光电传感器20的检测范围得到有效扩大，降低了因采集信号饱和或过于微弱而导致检测结果不准确的概率。

以上可以看出，本申请实施例提供的光电检测电路10，能够通过控制模块102输出对应的增益调整信号和/或功率调整信号，动态地使信号放大模块101调整其放大倍数和/或使光照强度调整模块103调整其驱动信号的输出功率的方式，使得光电传感器20的检测范围得以扩大，从而降低因采集信号饱和或过于微弱而使检测结果不准确的概率，提高光电传感器20的检测准确度。

请参阅图2，在一些实施例中，光电检测电路10还可以包括信号线性化模块104。

信号线性化模块104与信号放大模块101连接，用于对信号放大模块101输出的采集信号的检测值进行线性化处理。

示例性的，请参阅图3，图3示出了一种光电传感器采集信号的表现形式，在未经过线性化处理之前，原始的采集信号会呈现出非线性的急剧变化，这会对数据处理、传感器的理论分析、测试等方面都有很大的负面影响，因此，设置信号线性化模块104对原始的采集信号进行线性化处理，使得原始的采集信号转换为线性的表现形式。

一般而言，目标检测物会对光电传感器射来的光束进行近似半球面的漫反射，因而光电传感器接收面的采集信号与检测距离的平方的倒数成正比例关系，方程式可以表示为：

，

其中，为采集信号，/>为检测距离，/>为与传感器的受光面相关的常数。本实施例的线性化方程可表示为：

，

其中，为线性化信号，/>为检测距离，/>为有效采集信号区间的拟合斜率，/>为采集信号饱和时线性化的截距。

在本实施例中，根据采集信号反推出检测距离/>，即可计算出信号化信号/>（即线性受光量），再利用当前采集信号的发光强度与增益倍数的参数即计算出实际受光量。

在一些实施例中，请参阅图4，上述的功率调整信号包括第一调整信号和第二调整信号，光照强度调整模块103包括：

可调功率输出单元1031，分别与发光模块201和控制模块102连接，用于根据控制模块102输出的第一调整信号调整功率输出等级及输出对应的功率。

示例性的，可调功率输出单元1031包括第一功率等级和第二功率等级，其中，第一功率等级对应的输出功率大于第二功率等级对应的输出功率，当采集信号大于预设上限阈值时，若此时可调功率输出单元1031的功率等级为第一功率等级，则可将可调功率输出单元1031的功率等级调整为第二功率等级，以降低其输出功率，而当采集信号大于预设上限阈值时，若此时可调功率输出单元1031的功率等级为第二功率等级，则可将可调功率输出单元1031的功率等级调整为第一功率等级，以提高其输出功率。可调功率输出单元1031可以包括变压器、开关电源等。

在一些实施例中，请再次参阅图4，光照强度调整模块103还包括数模转换器1032。

数模转换器1032分别与控制模块102和可调功率输出单元1031连接，用于根据控制模块输出的第二调整信号输出对应的模拟输出值，以调节可调功率输出单元1031的输出功率。

其中，数模转换器1032输出的最大值取决于其身的位数，例如，当其位数为12位时，当控制模块102向其输出的数据为4095时，其对应输出的模拟信号的值越大，为保证光电传感器20的正常工作，其输出的最小值应能保证发光模块201正常发光。在本实施例中，数模转换器1032的输出值越大，则最终使得可调功率输出单元1031的输出功率越大，数模转换器1032的输出值越小，则最终使得可调功率输出单元1031的输出功率越小。

在一些实施例中，请参阅图5，信号放大模块101包括放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和开关单元1011。

第一电阻R1的第一端连接放大器U1的同相输入端，第一电阻R1的第二端接地，第二电阻R2的第一端连接信号采集模块202的输出端，第二电阻R2的第二端分别连接第三电阻R3的第一端、开关单元1011的第一端和放大器U1的反向输入端，开关单元1011的第二端连接第四电阻R4的第一端，开关单元1011的控制端连接控制模块102的第一输出端，第四电阻R4的第二端分别连接第三电阻R3的第二端、放大器U1的输出端以及控制模块102的输入端。其中，开关单元1011可以包括但不限于继电器、开关管等。

图5所示的信号放大模块101的工作原理如下：

在图5所示实施例中，信号放大模块101为反向放大器，其放大倍数由反馈电阻（第三电阻R3，或，第三电阻R3与第四电阻R4并联）和反向输入端的电阻，即第一电阻R1确定，具体的，当第一电阻R1的阻值不变时，其放大倍数的绝对值与反馈电阻的阻值呈正比关系，在本实施例中，当采集信号大于预设上限阈值时，控制模块102输出对应的增益调整信号使得开关单元1011导通，将第四电阻R4与第三电阻R3并联，从而使得反馈电阻的阻值变小，最终使得放大倍数的绝对值变小，或者，当采集信号小于预设下限阈值时，控制模块102输出对应的增益调整信号使得开关单元1011关断，将第四电阻R4与第三电阻R3切断连接，从而使得反馈电阻的阻值变大，最终使得放大倍数的绝对值变大，从而使得采集信号始终保持在预设阈值范围内。

在一些实施例中，请参阅图6，可调功率输出单元1031包括第五电阻R5、第六电阻R6、第一开关子单元1031a和第二开关子单元1031b，第一开关子单元包括第一开关管Q1，第二开关子单元1031b包括第二开关管Q2，可调功率输出单元1031还包括功率管Q3。

在图6所示实施例中，可调功率输出单元1031还包括第一偏置电阻R7、第二偏置电阻R8以及限流电阻R9。功率管Q3的第一端连接LED1（即发光模块201），功率管Q3的第二端分别连接第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端，功率管Q3的控制端连接数模转换器1032的输出端。

第五电阻R5的第二端连接第一开关管Q1的第一端，第一开关管Q1的第二端接地，第一开关管Q1的控制端连接控制模块102的第二输出端；第六电阻R6的第二端连接第二开关管Q2的第一端，第二开关管Q2的第二端接地，第二开关管Q2的控制端连接控制模块102的第三输出端。

图6所示的可调功率输出单元1031的工作原理如下：

第一偏置电阻R7主要用于保证第一开关管Q1的可靠截止，第二偏置电阻R8主要用于保证第二开关管Q2的可靠截止，限流电阻R9用于限流。第五电阻R5与第六电阻R6的阻值不同，第一开关管Q1和第二开关管Q2的通断状态可决定第五电阻R5或第六电阻R6接入电路中进行分压，从而调整可调功率输出单元1031的整体输出功率。示例性的，第五电阻R5的阻值大于第六电阻R6的阻值，在功率管Q3的导通电压不变的情况下，当采集信号大于预设上限阈值时，控制模块102输出对应的第一调整信号使得第一开关管Q1导通，使第五电阻R5接入电路中，从而使得可调功率输出单元1031的输出功率变小，或者，当采集信号小于预设下限阈值，且第五电阻R5已接入电路时，控制模块102输出对应的第一调整信号使得第一开关管Q1截止以及使得第二开关管Q2导通，将第六电阻R6接入电路中，由于第五电阻R5的阻值比第六电阻R6大，因此最终使得电路的总电阻变小，从而使得可调功率输出单元1031的整体输出功率变大，最终使得采集信号始终保持在预设阈值范围内。

另外，通过调整功率管Q3的导通电压，也可以实现可调功率输出单元1031输出功率的调整，在本实施例中，是通过数模转换器1032实现功率管Q3导通电压的调整的，具体的，当采集信号大于预设上限阈值时，控制模块102输出对应的第二调整信号使得数模转换器1032的输出值变小，从而使得功率管Q3的导通电压变小，最终使得可调功率输出单元1031的输出功率变小，或者，当采集信号小于预设下限阈值时，控制模块102输出对应的第二调整信号使得数模转换器1032的输出值变大，从而使得功率管Q3的导通电压变大，最终使得可调功率输出单元1031的输出功率变大，以使采集信号始终保持在预设阈值范围内。

在一些实施例中，请参阅图7，图7示出了另一种可调功率输出单元1031的电路结构，图7所示实施例在图6所示实施例的基础上增加了稳压器U2以及由第十电阻R10和第十一电阻R11组成的分压结构，稳压器U2可以对数模转换器1032输出的模拟电压信号进行稳压输出，以保证功率管Q3的稳定工作。

在一些实施例中，请参阅图8，图8示出了另一种信号放大模块101的电路结构。在图8所示实施例中，包括由第一放大器U3、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3组成的前级放大电路，以及由第四放大器U4、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和可控开关S2构成的增益可调的后级放大电路，以及模数转换器。在图9所示实施例中，信号放大模块101接收信号采集模块202输出的电信号，在已经过增益调整后的两级放大电路的信号放大后，再经过模数转换器进行模数转换，得到采集信号并传输至控制模块102中。

本申请实施例还提供一种光电检测方法，用于上述任一实施例提供的光电检测电路10中，具体的，用于光电检测电路10中的控制模块102，请参阅9，图9示出了一种光电检测方法的步骤示意图，其中，光电检测方法包括如下步骤：

S101、获取采集信号；

S102、根据采集信号与预设阈值范围，输出增益调整信号和/或功率调整信号；其中，所述增益调整信号用于控制信号放大模块调整放大倍数；所述功率调整信号用于控制光照强度调整模块调整输出功率，以调整发光模块的光照强度。

如上述步骤S101所述，采集信号通过光电传感器20中的信号采集模块202采集目标检测物的反射光信号，并将光信号转换为电信号，然后经过信号放大模块101放大获得。

如上述步骤S102所述，控制模块102根据接收到的采集信号与预设阈值范围，输出相应的增益调整信号和/或功率调整信号，预设阈值范围包括预设上限阈值和预设下限阈值，预设上限阈值为光电传感器的最大有效信号的检测值，预设下限阈值为光电传感器的最小有效信号的检测值；其中，增益调整信号用于控制信号放大模块101调整放大倍数，功率调整信号用于控制光照强度调整模块103调整输出功率，以调整发光模块201的光照强度，从而使得采集信号的检测值始终位于预设阈值范围内，最终使得光电传感器20的检测范围得到有效扩大，降低因采集信号饱和或过于微弱而导致检测结果不准确的概率。

示例性的，若采集信号大于预设上限阈值，则表示采集信号饱和，控制模块102则输出相应的功率调整信号至上述光照强度调整模块103，使得光照强度调整模块103输出的驱动信号的输出功率减小，从而降低发光模块201的发光强度，使得相应的反射光信号的光照强度减弱，从而使得采集信号的检测值变小，和/或，控制模块102还可以输出相应的增益调整信号至信号放大模块101，使得信号放大模块101的放大倍数变小，从而使得采集信号的检测值变小；而若采集信号小于预设下限阈值，则表示采集信号过于微弱，控制模块102输出相应的功率调整信号至上述光照强度调整模块103，使得光照强度调整模块103的输出功率变大，从而增强发光模块201的发光强度，使得相应的反射光信号的光照强度增强，从而使得采集信号的检测值变大，和/或，控制模块102还可以输出相应的增益调整信号至上述信号放大模块101，使得信号放大模块101的放大倍数变大，从而使得采集信号的检测值变大，也即，控制模块102输出增益调整信号和/或功率调整信号动态地调整信号放大模块101的放大倍数和/或调整光照强度调整模块103的驱动信号的输出功率，从而使得采集信号的检测值始终处于预设阈值范围内。

本申请提供的一种光电检测方法，同样能够通过控制光照强度调整模块调整输出功率，以调整发光模块的光照强度；和/或控制信号放大模块调整放大倍数，从而使得采集信号的检测值保持在预设阈值的范围内，以降低因采集信号饱和或过于微弱而使检测结果不准确的概率，提高光电传感器的检测准确度。

在一些实施例中，请参阅图10，所述预设阈值范围包括预设上限阈值和预设下限阈值，所述根据采集信号与预设阈值范围，输出增益调整信号和/或功率调整信号的步骤，包括：

S1021、若所述采集信号的检测值大于所述预设上限阈值，则控制所述信号放大模块的放大倍数变小和/或控制所述光照强度调整模块的输出功率变小；

S1022、若所述采集信号的检测值小于所述预设上限阈值，则控制所述信号放大模块的放大倍数变大和/或控制所述光照强度调整模块的输出功率变大。

如上述步骤S1021和步骤S1022所述，当采集信号的检测值大于预设上限阈值时，控制模块102则输出相应的增益调整信号至上述信号放大模块101，以控制信号放大模块101的放大倍数变小，和/或，输出相应的功率调整信号至上述光照强度调整模块103，以控制光照强度调整模块103输出的驱动信号的输出功率变小，从而使得采集信号的检测值变小；而当采集信号的检测值小于预设下限阈值时，控制模块102则输出相应的增益调整信号至上述信号放大模块101，以控制信号放大模块101的放大倍数变大，和/或，输出相应的功率调整信号至上述光照强度调整模块103，以控制光照强度调整模块103输出的驱动信号的输出功率变大，从而使得采集信号的检测值变大，通过动态地调整，使得当采集信号的检测值大于预设上限阈值时减小，以及使得当采集信号的检测值小于预设下限阈值时增大，以使得采集信号始终保持在预设阈值范围内。

在一些实施例中，光电检测方法用于如图5所示的光电检测电路10中，所述控制所述光照强度调整模块的输出功率变小的步骤，包括：

S1021a、控制可调功率输出单元的功率输出等级变小和/或控制数模转换器的模拟输出值变小。

所述控制所述光照强度调整模块的输出功率变大的步骤，包括：

S1022a、控制所述可调功率输出单元的功率输出等级变大和/或控制所述数模转换器的模拟输出值变大。

如上述步骤S1021a和步骤S1022a所述，当采集信号的检测值大于预设上限阈值时，控制模块102则输出相应的第一调整信号至上述可调功率输出单元1031，以控制可调功率输出单元1031的输出功率等级变小，和/或，输出相应的第二调整信号至上述的数模转换器1032，以控制数模转换器1032的模拟输出值变小，从而使得采集信号的检测值变小；而当采集信号的检测值小于预设下限阈值时，控制模块102则输出相应的第一调整信号至上述可调功率输出单元1031，以控制可调功率输出单元1031的输出功率等级变大，和/或，输出相应的第二调整信号至上述的数模转换器1032，以控制数模转换器1032的模拟输出值变大，从而使得采集信号的检测值变大，通过动态地调整，使得当采集信号的检测值大于预设上限阈值时减小，以及使得当采集信号的检测值小于预设下限阈值时增大，以使得采集信号始终保持在预设阈值范围内。

以下，以一具体实施例阐述光电检测电路10的工作过程：

示例性的，控制模块102对信号放大模块101的放大倍数及光照强度调整模块103（包括可调功率输出单元1031和数模转换器1032）的输出功率的调整级别分为4级，每相邻级别可进行切换，其中，在级别3与级别4内，还可以控制数模转换器1032的输出进一步调整输出功率，4个调整级别分别为：

级别1：可调功率输出单元1031的功率输出等级为Pmax，数模转换器1032的输出值最大，信号放大模块101的放大倍数为Gmax；

级别2：可调功率输出单元1031的功率输出等级为Pmax，数模转换器1032的输出值最大，信号放大模块101的放大倍数为Gmin；

级别3：可调功率输出单元1031的功率输出等级为Pmax，数模转换器1032的输出值可调，信号放大模块101的放大倍数为Gmin；

级别4：可调功率输出单元1031的功率输出等级为Pmin，数模转换器1032的输出值为可调，信号放大模块101的放大倍数为Gmin。

其中，级别1为最小级别，级别越大则代表光电传感器20的实际受光量越大。当处于级别1时，采集信号的检测值等于级别1对应的下限阈值时，上述光电检测电路10所能检测到的受光量为光电传感器20动态检测范围中所能检测到的最小受光量，当处于级别4时，采集信号的检测值等于级别4对应的上限阈值时，上述光电检测电路10所能检测到的受光量为光电传感器20动态检测范围中所能检测到的最大受光量。

当处于级别1时 ，当采集信号的检测值逐渐增大，直到受光信号波形发生了饱和削顶失真的图像如图11所示。采集信号的检测值为受光波形的最大值。当控制模块102判断到采集信号大于级别1对应的上限阈值时，则将调整级别切换为级别2，此时可调功率输出单元1031的功率输出等级由Gmax更改为Gmin，由级别1切换到级别2的波形示意图如图12所示。其中，级别2对应的上限阈值与级别1对应的上限阈值相同，级别2对应的下限阈值也与级别1对应的下限阈值相同。而当采集信号的检测值小于级别2对应的下限阈值时，则调整级别将由级别2切换为级别1。

当调整等级由级别1切换到级别2后，若采集信号的检测值继续增大，直到大于级别2对应的上限阈值，则会从级别2切换到级别3，在级别3中，控制模块102通过降低数模转换器1032输入值的级别进而降低发光强度，或者通过提升数模转换器1032输入值的级别进而增强发光强度，从而使得采集信号落在级别3对应的上限阈值与下限阈值之间。

在本实施例中，控制模块102对数模转换器1032的数字量输入数值进行了分级，也即，当数模转换器1032为12位时，则可以把数千计的数字量输入值分解为在相邻级别之间切换时不会发生震荡现象的数十级，每次数模转换器1032的输入值的改变只会在相邻的级别间进行，且每次输入数值切换后，使得采集信号落在上限阈值与下限阈值的中间的保持线上，从而使得发光模块201的发光强度平滑改变的同时，也可以避免检测过程中由于发光强度的骤升或者骤降造成的采集信号的检测盲区。

如图13所示，当前所处的调整级别为级别3，若检测过程中，采集信号的检测值大于级别3对应的上限阈值，控制模块102控制数模转换器1032的输入值由当前级别切换为小于当前级别，且与当前级别相邻的级别，使发光强度变弱，从而使得采集信号的检测值落在保持线上，在检测过程中，若采集信号的检测值再次大于级别3对应的上限阈值，则再降低一级控制数模转换器1032的输入值，直至控制数模转换器1032的输入值的级别最小，若此时采集信号的检测值仍大于级别3对应的上限阈值，则将调整等级由级别3切换为级别4。

如图14所示，当前所处的调整级别为级别3，若检测过程中，采集信号的检测值小于级别3对应的下限阈值，控制模块102控制数模转换器1032的输入值由当前级别切换为大于当前级别，且与当前级别相邻的级别，使发光强度增强，从而使得采集信号的检测值落在保持线上，在检测过程中，若采集信号的检测值再次小于级别3对应的下限阈值，则再增大一级控制数模转换器1032的输入值，直至控制数模转换器1032的输入值的级别最大，若此时采集信号的检测值仍小于级别3对应的下限阈值，则将调整级别由级别3切换为级别2。

当调整级别由级别3切换至级别4，可调功率输出单元1031的功率输出等级由Pmax切换为Pmin，在级别4中，数模转换器1032的工作过程与级别3中数模转换器1032的工作过程类似，在此不做赘述，具体请参照级别3中数模转换器1032的工作过程的相关描述。

示例性的，在本申请的一个实施例中，可调功率输出单元1031的Gmax 为20，Gmin为2；采集信号最终输出的模数转换器的位数为12位，即采集信号的采集值为0-4095。设定级别1与级别2中的上限阈值为4000，下限阈值为200，每个功率输出等级P对应的数模转换器1032的输入值的最大级别与最小级别控制的发光强度的倍数为5倍，则最大功率输出等级Pmax与最小功率输出等级Pmin共同控制的发光强度的最大相差倍数为25倍，因此，光电传感器20的调整级别由级别1的最小受光量对应的采集信号检测值到级别4的最大受光量对应的采集信号检测值的范围为200至4000*10*25，即实际光电传感器的光电检测范围为200至1000000，达到了百万级别的动态检测范围，从而可以有效减低因采集信号饱和或过于微弱而使检测结果不准确的概率，提高光电传感器的检测准确度。

对于信号线性化模块104，示例性的，本实施例的采集信号随距离变化而变化的方程式为：

，

其中，检测距离r的单位为毫米，当采样值为上限阈值4000时，r为50，采样值/>为下限阈值200时，r约为224。本实施例中对采集信号进行线性化的方程为：

，

将检测距离r的范围50至224代入上述的线性化方程中，得到将采样值的范围200至4000经过线性化的采集信号/>的范围为168至3300。每个采集信号的检测值经过线性化处理后，结合调整级别中各模块的工作参数进行计算，即可得到当前的实际受光量对应的值，因此，当光电传感器的光电检测范围为200至1000000时，按照上式计算，可得到其实际受光量对应的值为168至825000。线性化的处理克服了随检测距离增大或减少导致受光量急剧变化的消极影响，使得光电传感器的整个动态检测范围内每一单位的采集信号的权重都一致，使得由不同时刻的采集信号计算出的实际受光量处于统一标准下。

本申请实施例还提供一种光电传感器，请参阅图15，光电传感器20包括发光模块201、信号采集模块202和上述任一实施例提供的光电检测电路10。

发光模块201与光电检测电路10中的光照强度调整模块103连接，用于根据光照强度调整模块103的输出功率进行发光；信号采集模块202与光电检测电路10中的信号放大模块101连接，用于将采集到的光信号转换为电信号。

本申请实施例还提供一种光电传感器，包括存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，当上述处理器执行上述计算机程序时，可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，当上述计算机程序被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。

需要说明的是，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光电检测电路，用于光电传感器，所述光电传感器包括信号采集模块和发光模块，所述信号采集模块用于将采集到的光信号转换为电信号，其特征在于，包括：

信号放大模块，与所述信号采集模块连接，用于对所述电信号进行放大，得到采集信号；

控制模块，分别与光照强度调整模块和所述信号放大模块连接，用于根据所述采集信号的检测值与预设阈值范围，输出增益调整信号和/或功率调整信号，以使所述采集信号的检测值保持在所述预设阈值范围内；

光照强度调整模块，与所述发光模块连接，用于根据所述功率调整信号调整输出功率，以调整所述发光模块的光照强度；

所述信号放大模块还用于根据所述增益调整信号调整放大倍数；

其中，所述预设阈值范围包括预设上限阈值和预设下限阈值，所述预设上限阈值为所述光电传感器的最大有效信号的检测值，所述预设下限阈值为所述光电传感器的最小有效信号的检测值；

信号线性化模块，与所述信号放大模块连接，用于基于所述采集信号获得检测距离，并根据所述检测距离对所述采集信号的检测值进行线性化处理，得到线性化信号，并根据所述线性化信号，结合所述增益调整信号和/或功率调整信号确定所述光电传感器的实际受光量；

其中，所述基于所述采集信号获得检测距离，并根据所述检测距离对所述采集信号的检测值进行线性化处理，得到线性化信号，包括：

基于如下方程式确定检测距离：

y ₀ =k ₀ /r ²，

其中，y ₀为采集信号的检测值，r为检测距离，k ₀为与光电传感器的受光面相关的常数；

采用如下线性化方程对所述采集信号的检测值进行线性化处理，得到线性化数据：

y ₁ =r*k ₁ +c，

其中，y ₁为线性化信号，r为检测距离，k ₁为有效采集信号区间的拟合斜率，c为采集信号饱和时线性化的截距。

2.根据权利要求1所述的光电检测电路，其特征在于，所述功率调整信号包括第一调整信号和第二调整信号，所述光照强度调整模块包括：

可调功率输出单元，分别与所述发光模块和所述控制模块连接，用于根据所述控制模块输出的第一调整信号调整功率输出等级及输出对应的功率。

3.根据权利要求2所述的光电检测电路，其特征在于，所述光照强度调整模块还包括：

数模转换器，分别与所述控制模块和所述可调功率输出单元连接，用于根据所述控制模块输出的第二调整信号输出对应的模拟输出值，以调节所述可调功率输出单元的输出功率。

4.根据权利要求1所述的光电检测电路，其特征在于，所述信号放大模块包括放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和开关单元；

所述第一电阻的第一端连接所述放大器的同相输入端，所述第一电阻的第二端接地，所述第二电阻的第一端连接信号采集模块的输出端，所述第二电阻的第二端分别连接所述第三电阻的第一端、所述开关单元的第一端和所述放大器的反向输入端，所述开关单元的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述开关单元的控制端连接所述控制模块的第一输出端，所述第四电阻的第二端分别连接所述第三电阻的第二端、所述放大器的输出端以及所述控制模块的输入端。

5.根据权利要求3所述的光电检测电路，其特征在于，所述可调功率输出单元包括功率管、第五电阻、第一开关子单元、第六电阻和第二开关子单元，所述第一开关子单元包括第一开关管，所述第二开关子单元包括第二开关管；

所述功率管的第一端连接所述发光模块，所述功率管的第二端分别连接所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端，所述功率管的控制端连接所述数模转换器的输出端；

所述第五电阻的第二端连接所述第一开关管的第一端，所述第一开关管的第二端接地，所述第一开关管的控制端连接所述控制模块的第二输出端；

所述第六电阻的第二端连接所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端接地，所述第二开关管的控制端连接所述控制模块的第三输出端。

6.一种光电检测方法，其特征在于，所述方法基于如权利要求1至5任一项的光电检测电路，所述方法包括：

获取采集信号；

根据采集信号与预设阈值范围，输出增益调整信号和/或功率调整信号；其中，所述增益调整信号用于控制信号放大模块调整放大倍数；所述功率调整信号用于控制光照强度调整模块调整输出功率，以调整发光模块的光照强度；

基于所述采集信号获得检测距离，并根据所述检测距离对所述采集信号的检测值进行线性化处理，得到线性化信号，并根据所述线性化信号，结合所述增益调整信号和/或功率调整信号确定所述光电传感器的实际受光量；

其中，所述基于所述采集信号获得检测距离，并根据所述检测距离对所述采集信号的检测值进行线性化处理，得到线性化信号，包括：

基于如下方程式确定检测距离：

y ₀ =k ₀ /r ²，

其中，y ₀为采集信号的检测值，r为检测距离，k ₀为与光电传感器的受光面相关的常数；

采用如下线性化方程对所述采集信号的检测值进行线性化处理，得到线性化数据：

y ₁ =r*k ₁ +c，

其中，y ₁为线性化信号，r为检测距离，k ₁为有效采集信号区间的拟合斜率，c为采集信号饱和时线性化的截距。

7.如权利要求6所述的光电检测方法，其特征在于，所述预设阈值范围包括预设上限阈值和预设下限阈值，所述根据采集信号与预设阈值范围，输出增益调整信号和/或功率调整信号的步骤，包括：

若所述采集信号的检测值大于所述预设上限阈值，则控制所述信号放大模块的放大倍数变小和/或控制所述光照强度调整模块的输出功率变小；

若所述采集信号的检测值小于所述预设上限阈值，则控制所述信号放大模块的放大倍数变大和/或控制所述光照强度调整模块的输出功率变大。

8.根据权利要求7所述的光电检测方法，其特征在于，所述控制所述光照强度调整模块的输出功率变小的步骤，包括：

控制可调功率输出单元的功率输出等级变小和/或控制数模转换器的模拟输出值变小；

所述控制所述光照强度调整模块的输出功率变大的步骤，包括：

控制所述可调功率输出单元的功率输出等级变大和/或控制所述数模转换器的模拟输出值变大。

9.一种光电传感器，其特征在于，包括信号采集模块、发光模块以及权利要求1至5任一项所述的光电检测电路；

所述信号采集模块与所述信号放大模块连接，用于将采集到的光信号转换为电信号；

所述发光模块与所述光照强度调整模块连接，用于根据所述光照强度调整模块的输出功率进行发光。