CN207280928U - 一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型书涉及一种光电检测系统，具体涉及一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，包括光源、TTL信号发生器、光学调制器、传感器、前置放大器、锁相放大器，TTL信号发生器或光学调制器对光源进行调制，经调制后的调制光源以及杂散干扰光经传感器转化为输出测量信号和干扰信号，测量信号和干扰信号经前置放大器放大后输送至锁相放大器，锁相放大器设为只允许与其频率特性相同的测量信号通过。通过该系统可显著提升了测量信噪比，能够在不提升光源功率的情况下有效拓展测量下限，尤其适用于测量信号通常较弱的污染物监测仪器，也能够适用于其他光学测量仪器的杂散光抑制应用。
Description
技术领域
本实用新型书涉及一种光电检测系统，更具体地说涉及一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，属于环境监测装置领域。
背景技术
随着环保法律法规的日趋严格，污染物监测仪器如粉尘浓度测量仪、污染气体分析仪等都在向超低排放技术领域发展，对监测仪器的测量下限和灵敏度要求日益提高，光学检测技术得到了越来越多的应用。对测量环境中存在的自然光，其他环境照明光线等杂、散光干扰问题的处理决定着监测仪器的测量信噪比，进而决定测量仪器的性能与技术水平。
目前污染物监测领域越来越多的使用光学检测技术，杂散光干扰往往成为影响测量精度和设备稳定性的重要问题，尤其在超低排放领域，干扰信号的存在可能使设备无法使用。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种采用调制光源结合数字锁相检测技术，能够显著提升测量信噪比，拓展仪器检测下限，更好适应超低排放监测领域的技术需求的基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，包括光源、TTL信号发生器、光学调制器、传感器、前置放大器、锁相放大器，TTL信号发生器或光学调制器对光源进行调制，经调制后的调制光源以及杂散干扰光经传感器转化为输出测量信号和干扰信号，测量信号和干扰信号经前置放大器放大后输送至锁相放大器，锁相放大器设为只允许与其频率特性相同的测量信号通过。
作为本技术方案的进一步优化，所述锁相放大器的检测频率设置为与光源调制频率相同。
作为本技术方案的进一步优化，所述光源为半导体激光二极管。
作为本技术方案的进一步优化，所述调制光源为脉冲式闪烁光源。
作为本技术方案的进一步优化，所述脉冲式闪烁光源的脉冲频率在0-1000Hz范围内可调。
作为本技术方案的进一步优化，作为本技术方案的进一步优化，所述传感器为硅光电二极管。
作为本技术方案的进一步优化，所述传感器的响应时间小于1微秒。
区别于现有技术，上述技术方案具有如下有益效果：
（1）本实用新型采用调制光源结合相敏检波技术，利用数字锁相放大器针对特定频率的测量信号进行放大，而滤除频率特性不同的杂散光干扰信号，从而显著提升测量信噪比，即使在较强干扰光源存在的情况下，也能够测得准确的结果。
（2）本实用新型的系统能够在不提升光源功率的情况下有效拓展仪器检测下限，尤其适用于测量信号通常较弱的污染物监测仪器，也能够适用于其他光学测量仪器的杂散光抑制应用，能更好适应超低排放监测领域的技术需求。
附图说明
图1为本实用新型的系统示意图。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1，本实施例的一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，包括光源、TTL信号发生器、光学调制器、传感器、前置放大器、锁相放大器，TTL信号发生器或光学调制器对光源进行调制，经调制后的调制光源以及杂散干扰光经传感器转化为输出测量信号和干扰信号，测量信号和干扰信号经前置放大器放大后输送至锁相放大器，锁相放大器设为只允许与其频率特性相同的测量信号通过。
所述锁相放大器的检测频率设置为与光源调制频率相同。
所述光源为半导体激光二极管。
所述调制光源为脉冲式闪烁光源。
所述脉冲式闪烁光源的脉冲频率在0-1000Hz范围内可调。
所述传感器为硅光电二极管。
所述传感器的响应时间小于1微秒。
本实用新型工作时： 采用半导体激光二极管作为光源， 用TTL电信号调制或用光学调制器机械调制的方式，结合数字锁相检测技术的光电检测系统。TTL信号发生器电平输入或光学调制器实现对光源的调制，使连续光源变为脉冲式闪烁光源，其脉冲频率在0-1000Hz范围内可调。在使用时，可以将脉冲频率设定为与现场存在的干扰光不同的频率，如白炽灯照明环境下干扰光频率为50Hz，则将光源的调制频率设定为100Hz。传感器使用响应时间小于1微秒的硅光电二极管，其输出信号中包括测量信号和杂光干扰信号，其中测量信号的频率特性与调制光源的频率特性相同，而杂光干扰信号具有不同的频率特性。传感器输出信号通常比较微弱，首先使用前置放大器放大后送至锁相放大器。锁相放大器的检测频率设置为与光源调制频率相同，这样就可以滤除频率特性不同的杂光干扰信号，而只允许频率特性相同的测量信号通过。
通过该系统，无论杂光信号强度如何，只要传感器输出没有饱和，都可以有效滤除杂光干扰信号，而测量信号不受影响。因此，显著提升了测量信噪比，能够在不提升光源功率的情况下有效拓展测量下限，尤其适用于测量信号通常较弱的污染物监测仪器，也能够适用于其他光学测量仪器的杂散光抑制应用。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，其特征在于，包括光源、TTL信号发生器、光学调制器、传感器、前置放大器、锁相放大器，TTL信号发生器或光学调制器对光源进行调制，经调制后的调制光源以及杂散干扰光经传感器转化为输出测量信号和干扰信号，测量信号和干扰信号经前置放大器放大后输送至锁相放大器，锁相放大器设为只允许与其频率特性相同的测量信号通过。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，其特征在于，所述锁相放大器的检测频率设置为与光源调制频率相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，其特征在于，所述光源为半导体激光二极管。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，其特征在于，所述调制光源为脉冲式闪烁光源。
5.根据权利要求4所述的一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，其特征在于，所述脉冲式闪烁光源的脉冲频率在0-1000Hz范围内可调。
6.根据权利要求1所述的一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，其特征在于，所述传感器为硅光电二极管。
7.根据权利要求6所述的一种基于数字锁相的抗杂散光干扰光电检测系统，其特征在于，所述传感器的响应时间小于1微秒。
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