WO2009046753A1 - Measurement arrangement and method for measuring an intensity of a light of a light source - Google Patents

Measurement arrangement and method for measuring an intensity of a light of a light source Download PDF

Info

Publication number
WO2009046753A1
WO2009046753A1 PCT/EP2007/060562 EP2007060562W WO2009046753A1 WO 2009046753 A1 WO2009046753 A1 WO 2009046753A1 EP 2007060562 W EP2007060562 W EP 2007060562W WO 2009046753 A1 WO2009046753 A1 WO 2009046753A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
light
light source
reference signal
unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/060562
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Oskar Schallmoser
Original Assignee
Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung filed Critical Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority to PCT/EP2007/060562 priority Critical patent/WO2009046753A1/en
Publication of WO2009046753A1 publication Critical patent/WO2009046753A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/08—Arrangements of light sources specially adapted for photometry standard sources, also using luminescent or radioactive material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/12—Controlling the intensity of the light using optical feedback
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J2001/4238—Pulsed light

Definitions

  • the present invention relates to a measuring arrangement for measuring an intensity of a light of a light source comprising: a reference signal unit for providing a reference signal, a transmitting unit, a receiving ⁇ unit for receiving a reception measurement light, and means coupled to the receiving unit evaluation unit for loading ⁇ woman on top of the intensity of the Light of the light source dependent measurement signal.
  • the transmitting unit includes fully a drive unit for the light source to the Be ⁇ woman on top of a modulated with the reference signal operation signal and the light source, wherein the Anêtein ⁇ integrated is coupled to the light source so that the light source can be supplied with the operation signal.
  • the Emp ⁇ capturing unit is adapted for receiving a reception measurement light by ⁇ collectively light of the light source and for providing egg ⁇ nes reception signal which is dependent on the intensity of the measuring light receiving ⁇ .
  • the invention also relates to a method for measuring an intensity of a light of a light source.
  • the present invention basically relates to the problem of measuring the intensity (brightness) of the light of a light source in an environment in which stray light is present.
  • a light source may be in particular ⁇ sondere an LED.
  • a typical case of intensity measurement is a light source that is in its Intensity fluctuates, for example due to aging, and is readjusted by an intensity measurement.
  • Such an interference light is, for example, the ambient light. The superimposition of measurement light and stray light leads to a falsification of the measurement results.
  • Pulse width modulation (PWM) of the light to be measured The light is switched on and off quickly, generating a rectangular modulation signal.
  • the Stahlsig ⁇ nal is subtracted from the object signal by successive light and dark measurements, whereby an adjustment of the light to be measured by the Störlichtan negligence is possible.
  • the method only works if the disturbance light modulation frequency is not close to the PWM frequency.
  • the method is not applicable if the light intensity to be measured or regulated has to be constant due to the application or is to be modulated with another signal form.
  • Incident disturbing light is thereby basically faded out, except that which has the frequency of the modulation signal. This is a serious limitation of this method. Measurements in the presence of light sources that radiate on the modulation frequency or have a broad spectrum, for example, can not be performed.
  • Optical filters This suppresses spectral components in the interfering light that are outside the spectrum of the lying measuring signal. A large part of the interference signal is thereby masked out, but it remains a not eli ⁇ minierbarer noise component in the frequency range of the light to be measured. The problem here is similar, as in the modulation of light with a signal of constant frequency, in addition there is a lack of flexibility and ei ⁇ ne certain cumbersomeness due to the handling and the nature of optical filters.
  • the present invention is therefore based on the problem to create a measuring arrangement and a method of the type mentioned above such that a size ⁇ res range of applications is made possible than with the known prior art procedures.
  • the invention relates to a measuring arrangement for measuring an intensity of a light of a light source, comprising a reference signal unit for providing a reference signal, a transmitting unit with an on ⁇ control unit for the light source for providing ei ⁇ nes modulated with the reference signal operating signal, and with the light source, and a receiving unit for receiving a received measuring light comprising at least a subset of the light of the light source and for providing a received signal, which is dependent on the intensity of the received measuring light.
  • the driving ⁇ unit is coupled to the light source so that the light source ⁇ can be supplied with the operation signal.
  • the invention provides that the reference signal is a pseudonoise sequence ⁇ formed sequence of signal levels and the evaluation unit comprises at least one multiplier and at least one integration unit for integrating an output signal of the multiplier, wherein the multiplier coupled on the input side with the received signal and the reference ⁇ signal and the output side with the integration unit and the integration unit is designed for the output-side provision of the measurement signal.
  • the inventive method for measuring a Intensi ⁇ ty a light of a light source comprising the steps of: generating a reference signal as a pseudo noise sequence of signal levels, driving the light source with a modulated with the reference signal Radiosig ⁇ nal, receiving a reception measurement light through a Emp ⁇ capture unit, wherein the received measurement light comprises at least a subset of the light of the light source, providing a received signal by the receiving unit, where ⁇ the received signal depends on the intensity of the receiving ⁇ measuring light, providing a product signal by a multiplier, the product signal with the product is correlated from the received signal and the reference signal and integrating the product signal to egg ⁇ nem measurement signal.
  • the present invention is based on the finding that the above object can be achieved if the light whose intensity is to be measured is modulated with a reference signal that is generally orthogonal to harmonic signals.
  • a reference signal is a formed as a pseudo noise sequence or pseudonoise sequence from ⁇ sequence of signal levels.
  • the autocorrelation of the pseudonoise signal has a significantly higher value than the correlation with other signal sequences. Consequently, a pseudonoise signal additively added to any transmission signal can be precisely extracted from the received signal mixture and evaluated.
  • pseudo-noise mo ⁇ -modulated signal via the mentioned application in the Un ⁇ suppression of unwanted noise is also, advantageously, can also be used in light-transmission lines for regulating the light intensity transmitted.
  • a pseudo noise modu ⁇ lated signal is superimposed on the useful signal to be transmitted.
  • the pseudonoise signal is decoupled from the received signal mixture and fed back to the transmitter for controlling the light intensity. This works largely independently dependent on the modulation method of the useful signal used in the transmission.
  • the measuring arrangement is insensitive to rapid switching on and off of stray light.
  • immunity to interference is ensured with respect to simultaneous, independently operated interference sources or with respect to other light transmission paths, which are modulated, for example, with PWM.
  • the reference signal is cyclic, with a cycle having a presettable length.
  • the selectable Zyk ⁇ lus comprise one of the parameters that can be determined with a view to opti ⁇ male orthogonality of the reference signal to other signals.
  • the reference signal is formed as a sequence of discrete and / or continuous signal levels.
  • the reference signal over a cycle length is the average of zero, which contributes to noise light signals can be filtered out by a Mul ⁇ ti bearing with the reference signal and subsequent integration.
  • the reference signal is a series of binary high and low signal levels. With a view to a digital signal ⁇ processing in the transmitter and the receiver, such a design is particularly favorable.
  • the measuring arrangement is arranged such that it comprises interference light of at least one interference light source which is designed to emit at least one interference light.
  • the received measuring light results from the superposition of the light of the light source and the disturbing light.
  • Disturbance light which is modulated with one or more harmonic signals, can be faded out particularly effec- tively.
  • the operating signal is a signal with the reference korre ⁇ profiled current signal. With a high correlation si is ⁇ cheruci that the transmitted signal identifies the favorable for a Blend of noise characteristics of the reference signal.
  • the principle according to the invention is also effective when the reference signal and the operating signal are not maximally correlated, for example because the operating signal comprises another useful signal to be transmitted.
  • this configuration performs a control engineering Aufga ⁇ be.
  • the reference signal is to other signal sequences, in particular to harmonic signals and / or white noise and / or white light, such as daylight, or ⁇ thogonal.
  • harmonic signals and / or white noise and / or white light such as daylight, or ⁇ thogonal.
  • Extensive orthogonal to a multi ⁇ number of noise signals is practicable if the pseudo noise signal decor with dark ⁇ tet and is optimized according to specific criteria.
  • Cheap orthogonality inherent shanks allow efficient hiding of corresponding noise components.
  • the light source ⁇ comprises at least one light emitting diode and the receiving unit comprises at least a light-sensitive diode, a linear dependence between the Empfangssig- nal and the intensity of the received measuring light. This ensures that the received signal is sufficiently correlated with the operating signal, whereby the favorable orthogonality properties of the reference signal are fully usable.
  • the integrated Empfangsein ⁇ comprises an amplifier for amplifying the reception signal, the input of the amplifier to the reception ⁇ signal and the output of the amplifier is coupled to the input of the evaluation unit.
  • the kerausgang coupled to the reinforce- integration unit comprises before Trains t ⁇ a low pass filter.
  • the evaluation unit preferably comprises a demodulator for carrying out a synchronous demodulation of the received signal. This ensures that no phase shift exists between the reference signal and the received signal, whereby the Ortgon Rundeigentician of Refe rence ⁇ signal is optimally usable.
  • a measured at the output of the integration unit Messsig ⁇ nal has a linear dependence on an average of the intensity of the light transmitted from the light source, this dependence is determined by a constant Para ⁇ meter.
  • the absolute magnitude of the average value of the light intensity or the said parameters are determined by Ka ⁇ libr michs horren.
  • FIGURE shows the structure of a measuring arrangement according to the invention in a schematic representation.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 1 of a measuring arrangement initially has a reference signal unit 10 for providing a reference signal z to a transmitting unit 12 coupled thereto, which serves to provide a light ⁇ . Furthermore, an interference light source 14 is provided for providing an interference light ⁇ a , which is superposed on the light transmission path to the light ⁇ . A receiving unit 16 receives a received measuring light ⁇ e , resulting from the superposition of the light ⁇ and the disturbing light ⁇ a .
  • the reference signal unit 10 for providing a reference signal z to a transmitting unit 12 coupled thereto, which serves to provide a light ⁇ .
  • an interference light source 14 is provided for providing an interference light ⁇ a , which is superposed on the light transmission path to the light ⁇ .
  • a receiving unit 16 receives a received measuring light ⁇ e , resulting from the superposition of the light ⁇ and the disturbing light ⁇ a .
  • Receiving unit 16 provides a received signal s to an evaluation unit 18 coupled thereto, which depends on the intensity of the received measuring light ⁇ e .
  • the Auswer ⁇ teech 18 finally processes the received signal s and the reference signal z.
  • the transmitting unit 12 comprises a light source 20 and ei ⁇ ne drive unit 22 for providing a modulated with the reference signal z operating signal i.
  • the on ⁇ control unit 22 is coupled to the light source 20, so that the light source 20 with the operating signal i can be fed.
  • the receiving unit 16 includes, which is not shown in detail in the figure, a photosensitive diode and an amplifier connected thereto. Accordingly, the light source 20 comprises a light-emitting diode, preferably an LED.
  • the output signal of the amplifier is then Klaver ⁇ works either analog or digital. In the case of digital processing, it is sampled by a sample-and-hold stage at the input of an A / D converter. In this case, the multiplier 24 and the integration unit 26 also operate on a digital or numerical basis. In an analog processing, the integration unit 26 is realized by a low-pass filter.
  • the coupled with the receiving unit 16 evaluation unit 18 serves to provide a ⁇ of the intensity of the light from the light source 20 dependent measurement signal D.
  • the control unit 18 includes a multiplier 24 and ei ⁇ ne integration unit 26.
  • the multiplier 24 is the input side with the reception signal ⁇ and the latter is used with the refer- ence signal z supplied, and the output side coupled to the Integra ⁇ tion unit 26 for integrating an output signal d of the multiplier 24th
  • the multiplication is also feasible with multiple multipliers, which is not detailed in the figure.
  • first multiplier of the first multiplier is fed with a first modified reference signal which is obtained from the original Refe rence ⁇ signal, wherein the values of Refe rence ⁇ be converted signal is less than zero to zero.
  • the second multiplier is fed by a second modified reference signal derived from the original reference signal. received signal, wherein those values greater than zero are converted to zero.
  • the signals supplied by the multipliers are then separated voneinan ⁇ integrated.
  • the output signals of the integration units are subtracted from each other. The difference is the desired output signal of the evaluation unit.
  • the reference signal z is designed as a cyclic sequence pseudonoise sequence of discrete signal levels with the Pe ⁇ Riode T and the zero-mean formed, ie
  • the pseudonoise sequence has a mean of zero even if it is not cyclic, that is, for T -> ⁇ .
  • the reference signal z is seen to other signal sequences, in particular ⁇ sondere to harmonic signals and / or white suede, orthogonal. Summarizing such a signal sequence as a signal proportional to the disturbance light ⁇ a interfering light signal on, then the orthogonality between the reference signal z ⁇ and the interfering light signal as follows can be expressed:
  • the signal provided by the control unit 22 operation ⁇ ⁇ signal i is denmoduliert with the reference signal z as follows amplitu:
  • S 0 is a constant.
  • the Gl. (5a) can be simplified as follows: using the mean property in Eq. (Ia) is the first term of the sum is approximately equal to zero, and groove ⁇ wetting the orthogonality in Eq. (Ib), the third term of the sum is approximately equal to zero. Thus, the following results for the measurement signal D:
  • the measurement signal D is li ⁇ near dependent on the average intensity of the light ⁇ m to be measured.
  • the constant C in Eq. (6) are metrologically recorded.
  • a calibration measurement is carried out in advance of the actual measurement.

Abstract

The present invention relates to a measurement arrangement for measuring an intensity of a light (Φ) of a light source (20), comprising a reference signal unit (10) for supplying a reference signal (z), a transmitter unit (12), comprising an actuator unit (22) for the light source (20) for providing an operating signal (i) that may be modulated with the reference signal (z), and the light source (20). The actuator unit (22) is coupled with the light source (20) such that the operating signal (i) may be fed to the light source (20). The measurement arrangement further comprises a receiver unit (16) for receiving a received measurement light (Φe) comprising at least a portion of the light (Φ) from the light source (20) and for supplying a reception signal (s) as a function of the intensity of the received measurement light (Φe) and an analysis unit coupled to the receiver unit (16) for supplying a measurement signal as a function of the intensity of the light (Φ) from the light source (20). The reference signal (z) is a sequence of signal levels configured as a pseudo-noise sequence, and the analysis unit comprises at least one multiplier (24) and at least one integration unit (26) for integrating an output signal (d) of the multiplier (24). The multiplier (24) is coupled on the input side to the reception signal (s) and the reference signal (z) and on the output side with the integration unit, and the integration unit is configured for supplying the measurement signal on the output side.

Description

Be s ehre ibung Confession
Messanordnung und Verfahren zur Messung einer Intensität eines Lichts einer LichtquelleMeasuring arrangement and method for measuring an intensity of a light of a light source
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Messung einer Intensität eines Lichts einer Lichtquelle, umfassend eine Referenzsignaleinheit zur Bereitstellung eines Referenzsignals, eine Sendeeinheit, eine Empfangs¬ einheit zum Empfang eines Empfangsmesslichts und eine mit der Empfangseinheit gekoppelte Auswerteeinheit zur Be¬ reitstellung eines von der Intensität des Lichts der Lichtquelle abhängigen Messsignals. Die Sendeeinheit um- fasst eine Ansteuereinheit für die Lichtquelle zur Be¬ reitstellung eines mit dem Referenzsignal modulierten Betriebssignals und die Lichtquelle, wobei die Ansteuerein¬ heit mit der Lichtquelle gekoppelt ist, so dass die Lichtquelle mit dem Betriebssignal speisbar ist. Die Emp¬ fangseinheit ist zum Empfang eines Empfangsmesslichts um¬ fassend Licht der Lichtquelle und zur Bereitstellung ei¬ nes Empfangssignals, das von der Intensität des Empfangs¬ messlichts abhängig ist, ausgelegt. Die Erfindung be¬ trifft weiterhin ein Verfahren zur Messung einer Intensität eines Lichts einer Lichtquelle.The present invention relates to a measuring arrangement for measuring an intensity of a light of a light source comprising: a reference signal unit for providing a reference signal, a transmitting unit, a receiving ¬ unit for receiving a reception measurement light, and means coupled to the receiving unit evaluation unit for loading ¬ woman on top of the intensity of the Light of the light source dependent measurement signal. The transmitting unit includes fully a drive unit for the light source to the Be ¬ woman on top of a modulated with the reference signal operation signal and the light source, wherein the Ansteuerein ¬ integrated is coupled to the light source so that the light source can be supplied with the operation signal. The Emp ¬ capturing unit is adapted for receiving a reception measurement light by ¬ collectively light of the light source and for providing egg ¬ nes reception signal which is dependent on the intensity of the measuring light receiving ¬. The invention also relates to a method for measuring an intensity of a light of a light source.
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft grundsätzlich die Problematik der Messung der Intensität (Helligkeit) des Lichts einer Lichtquelle in einer Umgebung in der Störlicht vorhanden ist. Eine solche Lichtquelle kann insbe¬ sondere eine LED sein. Einen typischen Fall einer Intensitätsmessung stellt eine Lichtquelle dar, die in ihrer Intensität schwankt, zum Beispiel infolge von Alterung, und durch eine Intensitätsmessung nachgeregelt wird. Ein solches Störlicht ist beispielsweise das Umgebungslicht. Die Überlagerung von Messlicht und Störlicht führt zu ei- ner Verfälschung der Messergebnisse.The present invention basically relates to the problem of measuring the intensity (brightness) of the light of a light source in an environment in which stray light is present. Such a light source may be in particular ¬ sondere an LED. A typical case of intensity measurement is a light source that is in its Intensity fluctuates, for example due to aging, and is readjusted by an intensity measurement. Such an interference light is, for example, the ambient light. The superimposition of measurement light and stray light leads to a falsification of the measurement results.
Es geht also darum, das Störlicht auszublenden. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise folgende Verfahren bekannt .So it's about hiding the stray light. For example, the following methods are known from the prior art.
Pulsweitenmodulation (PWM) des zu messenden Lichts: Dabei wird das Licht schnell ein- und ausgeschaltet, wodurch ein rechteckiges Modulationssignal erzeugt wird. Durch sukzessive Hell- und Dunkelmessungen wird das Dunkelsig¬ nal von dem Hellsignal abgezogen, wodurch eine Bereinigung des zu messenden Lichts von den Störlichtanteilen möglich ist. Das Verfahren funktioniert aber nur dann, wenn die Störlichtmodulationsfrequenz nicht nahe bei der PWM-Frequenz ist. Zudem ist das Verfahren dann nicht anwendbar, wenn die zu messende bzw. zu regelnde Lichtintensität anwendungsbedingt konstant sein muss oder mit einer anderen Signalform zu modulieren ist.Pulse width modulation (PWM) of the light to be measured: The light is switched on and off quickly, generating a rectangular modulation signal. The Dunkelsig ¬ nal is subtracted from the object signal by successive light and dark measurements, whereby an adjustment of the light to be measured by the Störlichtanteilen is possible. However, the method only works if the disturbance light modulation frequency is not close to the PWM frequency. Moreover, the method is not applicable if the light intensity to be measured or regulated has to be constant due to the application or is to be modulated with another signal form.
Modulation des Lichts mit einem Signal konstanter Frequenz: Einfallendes Störlicht wird dadurch grundsätzlich ausgeblendet, ausgenommen solches, das die Frequenz des Modulationssignals aufweist. Dies stellt eine gravierende Einschränkung dieser Methode dar. Messungen in Anwesenheit von Lichtquellen, die auf der Modulationsfrequenz strahlen bzw. ein breites Spektrum aufweisen, können beispielsweise damit nicht durchgeführt werden.Modulation of the light with a signal of constant frequency: Incident disturbing light is thereby basically faded out, except that which has the frequency of the modulation signal. This is a serious limitation of this method. Measurements in the presence of light sources that radiate on the modulation frequency or have a broad spectrum, for example, can not be performed.
Optische Filter: Damit werden Spektralanteile im Stör- licht unterdrückt, die außerhalb des Spektrums des zu messenden Signals liegen. Ein Großteil des Störsignals wird dadurch ausgeblendet, es bleibt aber ein nicht eli¬ minierbarer Störanteil im Frequenzbereich des zu messenden Lichts. Die Problematik ist hierbei ähnlich, wie bei der Modulation des Lichts mit einem Signal konstanter Frequenz, hinzu kommt eine mangelnde Flexibilität und ei¬ ne gewisse Schwerfälligkeit bedingt durch die Handhabung und die Beschaffenheit optischer Filter.Optical filters: This suppresses spectral components in the interfering light that are outside the spectrum of the lying measuring signal. A large part of the interference signal is thereby masked out, but it remains a not eli ¬ minierbarer noise component in the frequency range of the light to be measured. The problem here is similar, as in the modulation of light with a signal of constant frequency, in addition there is a lack of flexibility and ei ¬ ne certain cumbersomeness due to the handling and the nature of optical filters.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Messanordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu gestalten, dass ein größe¬ res Einsatzspektrum ermöglicht wird, als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen.The present invention is therefore based on the problem to create a measuring arrangement and a method of the type mentioned above such that a size ¬ res range of applications is made possible than with the known prior art procedures.
Diese Aufgabe wird durch eine Messanordnung mit den Merk- malen von Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 17 gelöst.This object is achieved by a measuring arrangement having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 17.
Demnach betrifft die Erfindung eine Messanordnung zur Messung einer Intensität eines Lichts einer Lichtquelle, umfassend eine Referenzsignaleinheit zur Bereitstellung eines Referenzsignals, eine Sendeeinheit mit einer An¬ steuereinheit für die Lichtquelle zur Bereitstellung ei¬ nes mit dem Referenzsignal modulierten Betriebssignals, und mit der Lichtquelle, sowie eine Empfangseinheit zum Empfang eines Empfangsmesslichts umfassend zumindest eine Teilmenge des Lichts der Lichtquelle und zur Bereitstel¬ lung eines Empfangssignals, das von der Intensität des Empfangsmesslichts abhängig ist. Dabei ist die Ansteuer¬ einheit mit der Lichtquelle gekoppelt, so dass die Licht¬ quelle mit dem Betriebssignal speisbar ist. Um Störungen durch Fremdeinstrahlung wirkungsvoller als im Stand der Technik zu unterdrücken, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Referenzsignal eine als Pseudonoise-Folge ausge¬ bildete Folge von Signalpegeln ist und die Auswerteein- heit zumindest einen Multiplizierer und zumindest eine Integrationseinheit zur Integration eines Ausgangssignals des Multiplizierers umfasst, wobei der Multiplizierer eingangsseitig mit dem Empfangssignal und dem Referenz¬ signal und ausgangsseitig mit der Integrationseinheit ge- koppelt und die Integrationseinheit zur ausgangsseitigen Bereitstellung des Messsignals ausgelegt ist.Accordingly, the invention relates to a measuring arrangement for measuring an intensity of a light of a light source, comprising a reference signal unit for providing a reference signal, a transmitting unit with an on ¬ control unit for the light source for providing ei ¬ nes modulated with the reference signal operating signal, and with the light source, and a receiving unit for receiving a received measuring light comprising at least a subset of the light of the light source and for providing a received signal, which is dependent on the intensity of the received measuring light. The driving ¬ unit is coupled to the light source so that the light source ¬ can be supplied with the operation signal. To disturbances is to suppress by external irradiation more effective than in the prior art, the invention provides that the reference signal is a pseudonoise sequence ¬ formed sequence of signal levels and the evaluation unit comprises at least one multiplier and at least one integration unit for integrating an output signal of the multiplier, wherein the multiplier coupled on the input side with the received signal and the reference ¬ signal and the output side with the integration unit and the integration unit is designed for the output-side provision of the measurement signal.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung einer Intensi¬ tät eines Lichts einer Lichtquelle umfasst folgende Schritte: Erzeugen eines Referenzsignals als eine Pseudo- noise-Folge von Signalpegeln, Ansteuern der Lichtquelle mit einem mit dem Referenzsignal modulierten Betriebssig¬ nal, Empfangen eines Empfangsmesslichts durch eine Emp¬ fangseinheit, wobei das Empfangsmesslicht zumindest eine Teilmenge des Lichts der Lichtquelle umfasst, Bereitstel- len eines Empfangssignals durch die Empfangseinheit, wo¬ bei das Empfangssignal von der Intensität des Empfangs¬ messlichts abhängt, Bereitstellen eines Produktsignals durch einen Multiplizierer, wobei das Produktsignal mit dem Produkt aus dem Empfangssignal und dem Referenzsignal korreliert ist und Integrieren des Produktsignals zu ei¬ nem Messsignal.The inventive method for measuring a Intensi ¬ ty a light of a light source comprising the steps of: generating a reference signal as a pseudo noise sequence of signal levels, driving the light source with a modulated with the reference signal Betriebssig ¬ nal, receiving a reception measurement light through a Emp ¬ capture unit, wherein the received measurement light comprises at least a subset of the light of the light source, providing a received signal by the receiving unit, where ¬ the received signal depends on the intensity of the receiving ¬ measuring light, providing a product signal by a multiplier, the product signal with the product is correlated from the received signal and the reference signal and integrating the product signal to egg ¬ nem measurement signal.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe gelöst werden kann, wenn das Licht, dessen Intensität zu messen ist, mit einem Refe- renzsignal moduliert wird, das generell zu harmonischen Signalen orthogonal ist. Ein solches Referenzsignal ist eine als Pseudonoise-Folge bzw. Pseudonoise-Sequenz aus¬ gebildete Folge von Signalpegeln. Vorteilhafter Weise findet in der mit der Empfangseinheit gekoppelten Auswerteeinheit eine Verarbeitung der empfangenen Signalpegel und des Referenzsignals dahingehen statt, dass eine Mul¬ tiplikation der jeweiligen, sich entsprechenden Werte der Folgen mit anschließender Integration durchgeführt wird. Nachdem eine solche Verarbeitung einer Pseudonoise-Folge und einer Folge, die ein harmonisches Signal repräsen- tiert, unabhängig von der Frequenz des harmonischen Signals annähernd Null ergibt, lässt sich durch die erfin¬ dungsgemäße Wahl des Referenzsignals jegliches dem Emp¬ fangssignal überlagertes Rauschen mit diskretem Frequenz¬ spektrum eliminieren bzw. herausfiltern.The present invention is based on the finding that the above object can be achieved if the light whose intensity is to be measured is modulated with a reference signal that is generally orthogonal to harmonic signals. Such a reference signal is a formed as a pseudo noise sequence or pseudonoise sequence from ¬ sequence of signal levels. Advantageously, in place of the coupled with the receiving unit evaluation processing of the received signal level and the reference signal then, instead of going to a Mul ¬ tiplikation the respective mutually corresponding values of the sequences is carried out with subsequent integration. After such processing of a pseudo-noise sequence and a sequence that advantage a harmonic signal repre-, regardless of the frequency of the harmonic signal is approximately zero results, can be explained by the OF INVENTION ¬ dung proper choice of the reference signal, any of the Emp ¬ fang signal noise superimposed with discreet Eliminate or filter out frequency spectrum.
Darüber hinaus hat die Autokorrelation des Pseudonoise- Signals einen erheblich höheren Wert als die Korrelation mit anderen Signalfolgen. Folglich ist ein einem beliebigen Übertragungssignal additiv beigefügtes Pseudonoise- Signal präzise aus dem empfangenen Signalgemisch auskop- pelbar und auswertbar. Somit ist ein mit Pseudonoise mo¬ duliertes Signal, über die erwähnte Anwendung bei der Un¬ terdrückung von unerwünschtem Rauschen hinaus, vorteilhafter Weise auch in Licht-Übertragungsstrecken zur Regelung der gesendeten Lichtintensität einsetzbar. Dazu wird dem zu übertragenden Nutzsignal ein mit Pseudonoise modu¬ liertes Signal überlagert. In einem der Regelung der Lichtintensität des Senders dienenden Empfänger wird das Pseudonoise-Signal aus dem empfangenen Signalgemisch ausgekoppelt und an den Sender zur Regelung der Lichtinten- sität zurückgeführt. Dies funktioniert weitgehend unab- hängig von dem bei der Übertragung genutzten Modulationsverfahren des Nutzsignals.In addition, the autocorrelation of the pseudonoise signal has a significantly higher value than the correlation with other signal sequences. Consequently, a pseudonoise signal additively added to any transmission signal can be precisely extracted from the received signal mixture and evaluated. Thus, with pseudo-noise mo ¬-modulated signal via the mentioned application in the Un ¬ suppression of unwanted noise is also, advantageously, can also be used in light-transmission lines for regulating the light intensity transmitted. For this purpose, a pseudo noise modu ¬ lated signal is superimposed on the useful signal to be transmitted. In a receiver serving to control the light intensity of the transmitter, the pseudonoise signal is decoupled from the received signal mixture and fed back to the transmitter for controlling the light intensity. This works largely independently dependent on the modulation method of the useful signal used in the transmission.
Darüber hinaus ist die Messanordnung unempfindlich gegenüber schnellem Ein- und Ausschalten von Störlicht. Da- durch ist Störresistenz gewährleistet gegenüber zeitgleich, unabhängig voneinander betriebenen Störquellen bzw. gegenüber anderen Licht-Übertragungsstrecken, die beispielsweise mit PWM moduliert sind.In addition, the measuring arrangement is insensitive to rapid switching on and off of stray light. As a result, immunity to interference is ensured with respect to simultaneous, independently operated interference sources or with respect to other light transmission paths, which are modulated, for example, with PWM.
Bevorzugt ist das Referenzsignal zyklisch, wobei ein Zyk- lus eine voreinstellbare Länge aufweist. Die wählbare Zyk¬ luslänge gehört zu den Parametern, die mit Blick auf opti¬ male Orthogonalitätseigenschaften des Referenzsignals zu anderen Signalen bestimmbar ist.Preferably, the reference signal is cyclic, with a cycle having a presettable length. The selectable Zyk ¬ luslänge one of the parameters that can be determined with a view to opti ¬ male orthogonality of the reference signal to other signals.
Das Referenzsignal ist als eine Folge diskreter und/oder kontinuierlicher Signalpegeln ausgebildet. Zudem hat das Referenzsignal über eine Zykluslänge den Mittelwert Null, was dazu beiträgt, dass Rauschlichtsignale nach eine Mul¬ tiplikation mit dem Referenzsignal und anschließender Integration ausgefiltert werden können.The reference signal is formed as a sequence of discrete and / or continuous signal levels. In addition, the reference signal over a cycle length is the average of zero, which contributes to noise light signals can be filtered out by a Mul ¬ tiplikation with the reference signal and subsequent integration.
Zudem ist das Referenzsignal eine Folge von binären High und Low Signalpegeln. Mit Blick auf eine digitale Signal¬ verarbeitung im Sender und im Empfänger ist eine solche Ausführung besonders günstig.In addition, the reference signal is a series of binary high and low signal levels. With a view to a digital signal ¬ processing in the transmitter and the receiver, such a design is particularly favorable.
Die Messanordnung ist derart angeordnet, dass sie Stör- licht zumindest einer Störlichtquelle, die dazu ausgelegt ist, zumindest ein Störlicht auszusenden, umfasst. Dabei resultiert das Empfangsmesslicht aus der Überlagerung des Lichts der Lichtquelle und des Störlichts. Bei diesem Standard-Szenario für die Messung der Intensität des Lichts eines Senders kommen, bei geeigneter Signalverarbeitung, die Vorzüge des gewählten Referenzsignals zum Tragen. Störlicht, das mit einem oder mehreren harmonischen Signalen moduliert ist, lässt sich besonders effek- tiv ausblenden.The measuring arrangement is arranged such that it comprises interference light of at least one interference light source which is designed to emit at least one interference light. In this case, the received measuring light results from the superposition of the light of the light source and the disturbing light. In this standard scenario for measuring the intensity of the Light of a transmitter come, with appropriate signal processing, the benefits of the selected reference signal to fruition. Disturbance light, which is modulated with one or more harmonic signals, can be faded out particularly effec- tively.
Das Betriebssignal ist ein mit dem Referenzsignal korre¬ liertes Stromsignal. Mit einer hohen Korrelation ist si¬ chergestellt, dass das ausgesendete Signal die für ein Ausblenden von Störsignalen günstigen Eigenschaften des Referenzsignals ausweist. Das erfindungsgemäße Prinzip ist aber auch dann wirksam, wenn Referenzsignal und Betriebssignal nicht maximal korreliert sind, beispielweise weil das Betriebssignal ein weiteres zu übertragendes Nutzsignal umfasst. Bei empfängerseitiger Demodulation mit dem Referenzsignal und Rückführung an den Sender erfüllt diese Konfiguration eine regelungstechnische Aufga¬ be.The operating signal is a signal with the reference korre ¬ profiled current signal. With a high correlation si is ¬ chergestellt that the transmitted signal identifies the favorable for a Blend of noise characteristics of the reference signal. However, the principle according to the invention is also effective when the reference signal and the operating signal are not maximally correlated, for example because the operating signal comprises another useful signal to be transmitted. At the receiver side demodulation with the reference signal and feedback to the transmitter, this configuration performs a control engineering Aufga ¬ be.
Das Referenzsignal ist zu anderen Signalfolgen, insbesondere zu harmonischen Signalen und/oder zu weißem Rauschen und/oder zu weißem Licht, beispielsweise Tageslicht, or¬ thogonal. Eine weitgehende Orthogonalität zu eine Viel¬ zahl von Rauschsignalen ist praktisch umsetzbar, sofern das Pseudonoise-Signal nach bestimmten Kriterien gestal¬ tet bzw. optimiert wird. Günstige Orthogonalitätseigen- Schäften gestatten ein effizientes Ausblenden entsprechender Rauschanteile.The reference signal is to other signal sequences, in particular to harmonic signals and / or white noise and / or white light, such as daylight, or ¬ thogonal. Extensive orthogonal to a multi ¬ number of noise signals is practicable if the pseudo noise signal decor with dark ¬ tet and is optimized according to specific criteria. Cheap orthogonality inherent shanks allow efficient hiding of corresponding noise components.
In einem typischen Ausführungsbeispiel umfasst die Licht¬ quelle mindestens eine lichtemittierende Diode und die Empfangseinheit mindestens eine lichtempfindliche Diode, wobei eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Empfangssig- nal und der Intensität des Empfangsmesslichts besteht. Dadurch ist gewährleistet, dass das Empfangssignal mit dem Betriebssignal ausreichend korreliert ist, wodurch die günstigen Orthogonalitätseigenschaften des Referenz- Signals voll nutzbar sind. Zudem umfasst die Empfangsein¬ heit einen Verstärker zur Verstärkung des Empfangssignals, wobei der Eingang des Verstärkers mit dem Empfangs¬ signal und der Ausgang des Verstärkers mit dem Eingang der Auswerteeinheit gekoppelt ist. Die mit dem Verstär- kerausgang gekoppelte Integrationseinheit umfasst bevor¬ zugt einen Tiefpassfilter.In a typical embodiment, the light source ¬ comprises at least one light emitting diode and the receiving unit comprises at least a light-sensitive diode, a linear dependence between the Empfangssig- nal and the intensity of the received measuring light. This ensures that the received signal is sufficiently correlated with the operating signal, whereby the favorable orthogonality properties of the reference signal are fully usable. In addition, the integrated Empfangsein ¬ comprises an amplifier for amplifying the reception signal, the input of the amplifier to the reception ¬ signal and the output of the amplifier is coupled to the input of the evaluation unit. The kerausgang coupled to the reinforce- integration unit comprises before Trains t ¬ a low pass filter.
Die Auswerteeinheit umfasst bevorzugt einen Demodulator zum Ausführen einer synchronen Demodulation des Empfangssignals. Dadurch ist sichergestellt, dass keine Phasen- Verschiebung zwischen Referenzsignal und Empfangssignal vorliegt, wodurch die Ortgonalitätseigenschaft des Refe¬ renzsignals optimal nutzbar ist.The evaluation unit preferably comprises a demodulator for carrying out a synchronous demodulation of the received signal. This ensures that no phase shift exists between the reference signal and the received signal, whereby the Ortgonalitätseigenschaft of Refe rence ¬ signal is optimally usable.
Ein am Ausgang der Integrationseinheit gemessenes Messsig¬ nal weist eine lineare Abhängigkeit von einem Mittelwert der Intensität des von der Lichtquelle gesendeten Lichts auf, wobei diese Abhängigkeit durch einen konstanten Para¬ meter bestimmt ist. Die absolute Größe des Mittelwerts der Lichtintensität bzw. der genannte Parameter sind durch Ka¬ librierungsmessungen ermittelbar .A measured at the output of the integration unit Messsig ¬ nal has a linear dependence on an average of the intensity of the light transmitted from the light source, this dependence is determined by a constant Para ¬ meter. The absolute magnitude of the average value of the light intensity or the said parameters are determined by Ka ¬ librierungsmessungen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.
Die im Vorhergehenden mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten, soweit anwendbar, entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren. Kurze Beschreibung der ZeichnungThe preferred embodiments presented above with reference to a device according to the invention and their advantages, if applicable, apply correspondingly to the method according to the invention. Short description of the drawing
Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel ei¬ ner erfindungsgemäßen Messanordnung unter Bezugnahme auf die der Beschreibung beigefügte einzige Figur näher dargestellt, die in schematischer Darstellung den Aufbau ei- ner erfindungsgemäßen Messanordnung zeigt.An exemplary embodiment of a measuring arrangement according to the invention will now be described in more detail below with reference to the single FIGURE attached to the description, which shows the structure of a measuring arrangement according to the invention in a schematic representation.
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Das in der Figur gezeigte Ausführungsbeispiel einer er¬ findungsgemäßen Messanordnung weist zunächst eine Referenzsignaleinheit 10 zur Bereitstellung eines Referenzsignals z an eine damit gekoppelte Sendeeinheit 12 auf, die zur Bereitstellung eines Lichts φ dient. Weiterhin ist eine Störlichtquelle 14 zur Bereitstellung eines Störlichts φa vorgesehen, das auf dem Lichtübertragungs¬ weg dem Licht φ überlagert wird. Eine Empfangseinheit 16 empfängt ein Empfangsmesslicht φe , resultierend aus der Überlagerung des Lichts φ und des Störlichts φa . DieThe exemplary embodiment shown in FIG. 1 of a measuring arrangement according to the invention initially has a reference signal unit 10 for providing a reference signal z to a transmitting unit 12 coupled thereto, which serves to provide a light φ. Furthermore, an interference light source 14 is provided for providing an interference light φ a , which is superposed on the light transmission path to the light φ. A receiving unit 16 receives a received measuring light φ e , resulting from the superposition of the light φ and the disturbing light φ a . The
Empfangseinheit 16 stellt ein Empfangssignal s an eine damit gekoppelte Auswerteeinheit 18 bereit, das von der Intensität des Empfangsmesslichts φe abhängt. Die Auswer¬ teeinheit 18 verarbeitet schließlich das Empfangssignal s und das Referenzsignal z.Receiving unit 16 provides a received signal s to an evaluation unit 18 coupled thereto, which depends on the intensity of the received measuring light φ e . The Auswer ¬ teeinheit 18 finally processes the received signal s and the reference signal z.
Die Sendeeinheit 12 umfasst eine Lichtquelle 20 sowie ei¬ ne Ansteuereinheit 22 zur Bereitstellung eines mit dem Referenzsignal z modulierten Betriebssignals i. Die An¬ steuereinheit 22 ist mit der Lichtquelle 20 gekoppelt, so dass die Lichtquelle 20 mit dem Betriebssignal i speisbar ist . Die Empfangseinheit 16 umfasst, was in der Figur nicht näher dargestellt ist, eine lichtempfindliche Diode sowie einen daran angeschlossenen Verstärker. Entsprechend umfasst die Lichtquelle 20 eine lichtemittierende Diode, vorzugweise eine LED. Das Ausgangssignal des Verstärkers wird anschließend entweder analog oder digital weiterver¬ arbeitet. Im Falle einer digitalen Verarbeitung wird es von einer Sample-and-Hold-Stufe am Eingang eines A/D- Wandler abgetastet. In diesem Fall funktionieren der MuI- tiplizierer 24 und die Integrationseinheit 26 ebenfalls auf digitaler bzw. numerischer Basis. Bei einer analogen Verarbeitung ist die Integrationseinheit 26 durch einen Tiefpassfilter realisiert.The transmitting unit 12 comprises a light source 20 and ei ¬ ne drive unit 22 for providing a modulated with the reference signal z operating signal i. The on ¬ control unit 22 is coupled to the light source 20, so that the light source 20 with the operating signal i can be fed. The receiving unit 16 includes, which is not shown in detail in the figure, a photosensitive diode and an amplifier connected thereto. Accordingly, the light source 20 comprises a light-emitting diode, preferably an LED. The output signal of the amplifier is then weiterver ¬ works either analog or digital. In the case of digital processing, it is sampled by a sample-and-hold stage at the input of an A / D converter. In this case, the multiplier 24 and the integration unit 26 also operate on a digital or numerical basis. In an analog processing, the integration unit 26 is realized by a low-pass filter.
Die mit der Empfangseinheit 16 gekoppelte Auswerteeinheit 18 dient der Bereitstellung eines von der Intensität des Lichts φ der Lichtquelle 20 abhängigen Messsignals D. Die Auswerteeinheit 18 umfasst einen Multiplizierer 24 und ei¬ ne Integrationseinheit 26. Der Multiplizierer 24 wird ein- gangsseitig mit dem Empfangssignal φ und mit dem Refe- renzsignal z gespeist, und ausgangsseitig mit der Integra¬ tionseinheit 26 gekoppelt, wobei letztere zur Integration eines Ausgangssignals d des Multiplizierers 24 dient.The coupled with the receiving unit 16 evaluation unit 18 serves to provide a φ of the intensity of the light from the light source 20 dependent measurement signal D. The control unit 18 includes a multiplier 24 and ei ¬ ne integration unit 26. The multiplier 24 is the input side with the reception signal φ and the latter is used with the refer- ence signal z supplied, and the output side coupled to the Integra ¬ tion unit 26 for integrating an output signal d of the multiplier 24th
Die Multiplikation ist auch mit mehreren Multiplizierern durchführbar, was in der Figur nicht näher ausgeführt ist. In einem Ausführungsbeispiel mit zwei Multiplizierern wird der erste Multiplizierer mit einem ersten modifizierten Referenzsignal gespeist, das aus dem ursprünglichen Refe¬ renzsignal erhalten wird, wobei diejenigen Werte des Refe¬ renzsignals kleiner Null zu Null gewandelt werden. Der zweite Multiplizierer wird von einem zweiten modifizierten Referenzsignal gespeist, das aus dem ursprünglichen Refe- renzsignal erhalten wird, wobei diejenigen Werte größer Null zu Null gewandelt werden. Die von den Multiplizierern gelieferten Signale werden anschließend getrennt voneinan¬ der integriert. Die Ausgangssignale der Integrationsein- heiten werden voneinander subtrahiert. Die Differenz ist das gewünschte Ausgangssignal der Auswerteeinheit.The multiplication is also feasible with multiple multipliers, which is not detailed in the figure. In one embodiment, with two multipliers of the first multiplier is fed with a first modified reference signal which is obtained from the original Refe rence ¬ signal, wherein the values of Refe rence ¬ be converted signal is less than zero to zero. The second multiplier is fed by a second modified reference signal derived from the original reference signal. received signal, wherein those values greater than zero are converted to zero. The signals supplied by the multipliers are then separated voneinan ¬ integrated. The output signals of the integration units are subtracted from each other. The difference is the desired output signal of the evaluation unit.
Das Referenzsignal z ist eine als zyklische Pseudonoise- Folge ausgebildete Folge diskreter Signalpegel mit der Pe¬ riode T und dem Mittelwert Null ausgebildet, d.h.The reference signal z is designed as a cyclic sequence pseudonoise sequence of discrete signal levels with the Pe ¬ Riode T and the zero-mean formed, ie
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
Die Pseudonoise-Folge hat auch dann einen Mittelwert von Null, wenn sie nicht zyklisch ist, also für T —> ∞ .The pseudonoise sequence has a mean of zero even if it is not cyclic, that is, for T -> ∞.
Das Referenzsignal z ist zu anderen Signalfolgen, insbe¬ sondere zu harmonischen Signalen und/oder zu weißem Rau- sehen, orthogonal. Fasst man eine solche Signalfolge als ein zum Störlicht φa proportionales Störlichtsignal auf, so lässt sich die Orthogonalität zwischen dem Referenz¬ signal z und dem Störlichtsignal wie folgt ausdrücken:The reference signal z is seen to other signal sequences, in particular ¬ sondere to harmonic signals and / or white suede, orthogonal. Summarizing such a signal sequence as a signal proportional to the disturbance light φ a interfering light signal on, then the orthogonality between the reference signal z ¬ and the interfering light signal as follows can be expressed:
falls φa≠z (Ib)
Figure imgf000013_0002
if φ a ≠ z (Ib)
Figure imgf000013_0002
Das von der Ansteuereinheit 22 bereitgestellte Betriebs¬ signal i ist mit dem Referenzsignal z wie folgt amplitu¬ denmoduliert :The signal provided by the control unit 22 operation ¬ ¬ signal i is denmoduliert with the reference signal z as follows amplitu:
i(t) = i0 + 11 • z(t) ( 1 ) Sendeseitig gilt, dass der Anteil des von der Lichtquelle 20 erzeugten Lichts φ, das vom Empfänger empfangen wird, näherungsweise linear abhängig vom Betriebssignal i ist:
Figure imgf000014_0001
i (t) = i 0 + 1 1 • z (t) (1) On the transmission side, the proportion of the light φ generated by the light source 20, which is received by the receiver, is approximately linearly dependent on the operating signal i:
Figure imgf000014_0001
wobei k eine Konstante ist, so dass gilt:where k is a constant such that
φo=k-io, φι=k-i1. (2a)φ o = ki o , φ ι = ki 1 . (2a)
Empfangsseitig gilt, dass eine lineare Abhängigkeit zwi¬ schen dem Empfangssignal s und der Intensität des Emp¬ fangsmesslichts φe besteht:
Figure imgf000014_0002
The receiving end, that a linear dependence Zvi ¬ rule to the received signal is s, and the intensity of the measuring light fang Emp ¬ φ e applies:
Figure imgf000014_0002
Dabei ist S0 eine Konstante.Here, S 0 is a constant.
Die synchrone Demodulation in der Auswerteeinheit 18, imp¬ lementiert durch einen Multiplikator 24, liefert ein Ergebnis d:The synchronous demodulation in the evaluation unit 18, imp ¬ lementiert by a multiplier 24, provides a result d:
d(t) = s(t) ■ z(t) (4a)d (t) = s (t) ■ z (t) (4a)
Durch Einsetzen der Gl. (3) in die Gl. (4a) erhält man:By inserting the Eqs. (3) in Eq. (4a) gives:
d(t) = soφ(t)z(t) + soφa(t)z(t) (4b)d (t) = s o φ (t) z (t) + s o φ a (t) z (t) (4 b)
Durch Einsetzen der Gl. (2) in die Gl. (4b) erhält man ein Signal d in dem das Referenzsignal z sowie Mischprodukte des Referenzsignals z mit sich selbst und mit dem Stör¬ lichtsignal enthalten sind:By inserting the Eqs. (2) in Eq. (4b), a signal d is obtained in which the reference signal z as well as mixing products of the reference signal z with itself and with the noise signal are contained:
d(t) = soφoz(t) + Sj1Z2Q) + soφa(t)z(t) ( 4 ) Nach Integration des Signals d in Gl. (4) erhält man am Ausgang der Integrationseinheit 26 ein Messsignal D:d (t) = s o φ o z (t) + Sj 1 Z 2 Q) + s o φ a (t) z (t) (4) After integration of the signal d in Eq. (4) a measurement signal D is obtained at the output of the integration unit 26:
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0001
Die Gl. (5a) lässt sich wie folgt vereinfachen: unter Nut- zung der Mittelwertseigenschaft in Gl. (Ia) ist der erste Term der Summe näherungsweise gleich Null, und unter Nut¬ zung der Orthogonalitätseigenschaft in Gl. (Ib) ist der dritte Term der Summe näherungsweise gleich Null. Somit ergibt sich für das Messsignal D:The Gl. (5a) can be simplified as follows: using the mean property in Eq. (Ia) is the first term of the sum is approximately equal to zero, and groove ¬ wetting the orthogonality in Eq. (Ib), the third term of the sum is approximately equal to zero. Thus, the following results for the measurement signal D:
Figure imgf000015_0002
Figure imgf000015_0002
Das Integral in Gl. (5b) ist näherungsweise konstant bzw. zeitunabhängig. Die Gl. (5b) lässt sich dann umformulieren zu :The integral in Eq. (5b) is approximately constant or time independent. The Gl. (5b) can then be reworded to:
Figure imgf000015_0003
Figure imgf000015_0003
Für die mittlere Intensität des Lichts φm ergibt sich durch Einsetzen der Gl. (Ia) in die Gl. (2):For the mean intensity of the light φ m is obtained by inserting the Eq. (Ia) in Eq. (2):
Figure imgf000015_0004
Figure imgf000015_0004
Durch Einsetzen der Beziehung φι=k-iι in die Gl. (6a) er¬By inserting the relationship φ ι = ki ι in the Eq. (6a) er¬
gibt sich φ =φ1—, woraus dann folgende Beziehung zwischen h mittlerer Lichtintensität φm und Messsignal D resultiert: D =
Figure imgf000016_0001
is φ = φ 1 -, from which the following relation between h average light intensity φ m and measurement signal D results: D =
Figure imgf000016_0001
Aus der Gl. (6) ist ersichtlich, dass das Messsignal D li¬ near abhängig von der zu messenden mittleren Intensität des Lichts φm ist.From the Gl. (6) it can be seen that the measurement signal D is li ¬ near dependent on the average intensity of the light φ m to be measured.
Um auf Basis des Messsignals D konkrete Werte von φm zu erhalten muss die Konstante C in der Gl. (6) messtechnisch erfasst werden. Zum Erfassen dieser Konstante, sowie zum Eliminieren von empfangsseitigen parasitären Signalen wird im Vorfeld der eigentlichen Messung eine Kalibrierungsmes- sung ausgeführt. In order to obtain concrete values of φ m on the basis of the measurement signal D, the constant C in Eq. (6) are metrologically recorded. In order to detect this constant and to eliminate parasitic signals on the receiving side, a calibration measurement is carried out in advance of the actual measurement.

Claims

Ansprüche claims
1. Messanordnung zur Messung einer Intensität eines Lichts (φ) einer Lichtquelle (20), umfassend:A measuring arrangement for measuring an intensity of a light (φ) of a light source (20), comprising:
- eine Referenzsignaleinheit (10) zur Bereitstellung eines Referenzsignals (z); - eine Sendeeinheit (12), umfassend- A reference signal unit (10) for providing a reference signal (z); - A transmitting unit (12) comprising
- eine Ansteuereinheit (22) für die Lichtquelle (20) zur Bereitstellung eines mit dem Referenzsignal (z) modulierten Betriebssignals (i) ; und- A drive unit (22) for the light source (20) for providing a with the reference signal (z) modulated operating signal (i); and
- die Lichtquelle (20), wobei die Ansteuereinheit (22) mit der Lichtquelle (20) gekoppelt ist, so dass die Lichtquelle (20) mit dem Betriebssignal (i) speisbar ist;- The light source (20), wherein the drive unit (22) is coupled to the light source (20), so that the light source (20) with the operating signal (i) can be fed;
- eine Empfangseinheit (16) zum Empfang eines Emp¬ fangsmesslichts ( φe ) umfassend zumindest eine Teil- menge des Lichts (φ) der Lichtquelle (20) und zur Bereitstellung eines Empfangssignals (s) , das von der Intensität des Empfangsmesslichts (φa) abhängig ist;- A receiving unit (16) for receiving a reception measuring ¬ light (φ e ) comprising at least a subset of the light (φ) of the light source (20) and for providing a received signal (s), the intensity of the received measuring light (φ a ) is dependent;
- eine mit der Empfangseinheit (16) gekoppelte Auswer- teeinheit zur Bereitstellung eines von der Intensi¬ tät des Lichts {φ) der Lichtquelle (20) abhängigen Messsignals, dadurch gekennzeichnet, dass - das Referenzsignal (z) eine als Pseudonoise-Folge ausgebildete Folge von Signalpegeln ist, und- one with the receiving unit (16) coupled evaluation teeinheit for providing one of the Intensi ¬ ty of light {φ) of the light source (20) dependent measurement signal, characterized in that - the reference signal (z) designed as a pseudo noise sequence sequence is of signal levels, and
- die Auswerteeinheit zumindest einen Multiplizierer- The evaluation at least one multiplier
(24) und zumindest eine Integrationseinheit (26) zur Integration eines Ausgangssignals (d) des Multipli¬ zierers (24) umfasst, wobei(24) and at least one integration unit (26) for Integration of an output signal (d) of the Multipli ¬ zierers (24), wherein
- der Multiplizierer (24) eingangsseitig mit dem Empfangssignal (s) und mit dem Referenzsignal (z) , und ausgangsseitig mit der Integrationseinheit gekoppelt ist, und- The multiplier (24) on the input side with the received signal (s) and with the reference signal (z), and the output side is coupled to the integration unit, and
- die Integrationseinheit zur ausgangsseitigen Bereit¬ stellung des Messsignals ausgelegt ist.- The integration unit is designed for the output side ¬ provision of the measurement signal.
2. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsignal (z) den Mittelwert Null hat.2. Measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the reference signal (z) has the mean value zero.
3. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsignal (z) als eine Folge diskreter und/oder kontinuierlicher Signalpegel ausgebildet ist.3. Measuring arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the reference signal (z) is formed as a series of discrete and / or continuous signal level.
4. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsignal (z) zyklisch ist, wobei ein4. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the reference signal (z) is cyclic, wherein a
Zyklus eine voreinstellbare Länge aufweist.Cycle has a presettable length.
5. Messanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsignal (z) über eine Zykluslänge den Mittelwert Null hat.5. Measuring arrangement according to claim 4, characterized in that the reference signal (z) over a cycle length has the mean zero.
6. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsignal (z) eine Folge von binären High und Low Signalpegeln ist.6. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized the reference signal (z) is a sequence of binary high and low signal levels.
7. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung derart angeordnet ist, dass sie Störlicht zumindest einer Störlichtquelle (14), die dazu ausgelegt ist, zumindest ein Störlicht (φa) auszusenden, umfasst, wobei das Empfangsmesslicht ( φe ) aus der Überlagerung des Lichts (φ) der Licht¬ quelle (20) und des Störlichts ( φa ) resultiert.7. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring arrangement is arranged such that it comprises stray light at least one Störlichtquelle (14) which is adapted to emit at least one stray light (φ a ), wherein the Empfangsmesslicht (φ e ) results from the superposition of the light (φ) of the light ¬ source (20) and the interference light (φ a ).
8. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Empfangs¬ signal (s) und der Intensität des Empfangsmesslichts (φe) besteht.8. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that there is a linear dependence between the reception ¬ signal (s) and the intensity of the Empfangsmesslichts (φ e ).
9. Messanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Abhängigkeit zwischen einem am Ausgang der Integrationseinheit gemessenen Messsignal (D) und einem Mittelwert der Intensität des von der Lichtquel- Ie gesendeten Lichts ( φm ) bestimmender Parameter durch Kalibrierungsmessungen ermittelbar ist.9. Measuring arrangement according to claim 8, characterized in that a dependence between a measured at the output of the integration unit measurement signal (D) and an average of the intensity of light emitted by the Lichtquel- Ie light (φ m ) determining parameters can be determined by calibration measurements.
10. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebssignal (i) ein mit dem Referenzsig¬ nal (z) korreliertes Stromsignal ist.10. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the operating signal (i) with the Referenzsig ¬ nal (z) is correlated current signal.
11. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsignal (z) zu anderen Signalfolgen, insbesondere zu harmonischen Signalen und/oder zu weißem Rauschen, orthogonal ist.11. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the reference signal (z) is orthogonal to other signal sequences, in particular to harmonic signals and / or white noise.
12. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (16) einen Verstärker zur Verstärkung des Empfangssignals umfasst, wobei der Eingang des Verstärkers mit dem Empfangssignal und der Ausgang des Verstärkers mit dem Eingang der Auswerteeinheit gekoppelt ist.12. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving unit (16) comprises an amplifier for amplifying the received signal, wherein the input of the amplifier is coupled to the received signal and the output of the amplifier to the input of the evaluation unit.
13. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (20) mindestens eine lichtemit¬ tierende Diode umfasst.13. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (20) comprises at least one lichtemit ¬ tative diode.
14. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (16) mindestens eine licht- empfindliche Diode umfasst. 14. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving unit (16) comprises at least one light-sensitive diode.
15. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Integrationseinheit (26) einen Tiefpassfil- ter umfasst.15. Measuring arrangement according to one of the preceding Ansprü ¬ che, characterized in that the integration unit (26) comprises a Tiefpassfil- ter.
16. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit einen Demodulator zum Aus¬ führen einer synchronen Demodulation des Empfangssig¬ nals (s) umfasst.Comprises 16 measuring arrangement according to one of the preceding Ansprü ¬ che, characterized in that the evaluation unit a demodulator for from ¬ perform synchronous demodulation of the Empfangssig ¬ Nals (s).
17. Verfahren zur Messung einer Intensität eines Lichts (φ) einer Lichtquelle (20), umfassend folgende17. A method for measuring an intensity of a light (φ) of a light source (20), comprising the following
Schritte : a) Erzeugen eines Referenzsignals (z) als eine Pseu- donoise-Folge von Signalpegeln; b) Ansteuern der Lichtquelle (20) mit einem mit dem Referenzsignal (z) modulierten BetriebssignalSteps: a) generating a reference signal (z) as a pseudo-noise sequence of signal levels; b) driving the light source (20) with a with the reference signal (z) modulated operating signal
(i); c) Empfangen eines Empfangsmesslichts (φe) durch ei¬ ne Empfangseinheit (16), wobei das Empfangsmess¬ licht (φe) zumindest eine Teilmenge des Lichts (φ) der Lichtquelle (20) umfasst; d) Bereitstellen eines Empfangssignals (s) durch die Empfangseinheit (16) , wobei das Empfangssignal(I); c) receiving a received measuring light (φ e ) by ei ¬ ne receiving unit (16), wherein the Empfangsmess ¬ light (φ e ) comprises at least a subset of the light (φ) of the light source (20); d) providing a received signal (s) by the receiving unit (16), wherein the received signal
(s) von der Intensität des Empfangsmesslichts ( φe ) abhängt; e) Bereitstellen eines Produktsignals (d) durch ei¬ nen Multiplizierer (24), wobei das Produktsignal (d) mit dem Produkt aus dem Empfangssignal (s) und dem Referenzsignal (z) korreliert ist; und f) Integrieren des Produktsignals (d) zu einem Mess¬ signal . (s) depends on the intensity of the received measuring light (φ e ); e) providing a product signal (d) by ei ¬ NEN multiplier (24), wherein the product signal (d) correlated with the product of the received signal (s) and the reference signal (z); and f) integrating the product signal (d) to a measurement ¬ signal.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt f) folgender Schritt ausgeführt wird: g) Durchführen einer Kalibrierungsmessung zur Er- mittlung eines die Abhängigkeit zwischen einem am18. The method according to claim 17, characterized in that after step f) the following step is carried out: g) performing a calibration measurement to determine the dependence between an am
Ausgang der Integrationseinheit gemessenen Mess¬ signal (D) und einem Mittelwert der Intensität des von der Lichtquelle gesendeten Lichts (φm) be¬ stimmenden Parameters. Output of the integration unit measured measured ¬ signal (D) and an average of the intensity of the transmitted light from the light source (φ m ) ¬ vote ¬ determining parameter.
PCT/EP2007/060562 2007-10-04 2007-10-04 Measurement arrangement and method for measuring an intensity of a light of a light source WO2009046753A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2007/060562 WO2009046753A1 (en) 2007-10-04 2007-10-04 Measurement arrangement and method for measuring an intensity of a light of a light source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2007/060562 WO2009046753A1 (en) 2007-10-04 2007-10-04 Measurement arrangement and method for measuring an intensity of a light of a light source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009046753A1 true WO2009046753A1 (en) 2009-04-16

Family

ID=39415292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/060562 WO2009046753A1 (en) 2007-10-04 2007-10-04 Measurement arrangement and method for measuring an intensity of a light of a light source

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2009046753A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009093191A2 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting system comprising a light source, a controller and a light sensor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0632262A1 (en) * 1993-06-29 1995-01-04 Boehringer Mannheim Gmbh Method and device for measuring and evaluating analog photometric signals in an analysing system for test carriers
USH1626H (en) * 1993-01-28 1997-01-07 Kersey; Alan D. Fiber optic network system with low crosstalk using code-division multiplexing
US5737077A (en) * 1994-05-31 1998-04-07 Recon Exploration Apparatus and method for time resolved spectroscopy
WO2006017798A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-16 UNITED STATES OF AMERICA as represented by THE SECRATARY OF THE NAVY Virtual differential sensing array optical fiber system
US20060274022A1 (en) * 2003-03-28 2006-12-07 Mitsuo Ohashi Photometric device of liquid crystal display and liquid crystal display

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USH1626H (en) * 1993-01-28 1997-01-07 Kersey; Alan D. Fiber optic network system with low crosstalk using code-division multiplexing
EP0632262A1 (en) * 1993-06-29 1995-01-04 Boehringer Mannheim Gmbh Method and device for measuring and evaluating analog photometric signals in an analysing system for test carriers
US5737077A (en) * 1994-05-31 1998-04-07 Recon Exploration Apparatus and method for time resolved spectroscopy
US20060274022A1 (en) * 2003-03-28 2006-12-07 Mitsuo Ohashi Photometric device of liquid crystal display and liquid crystal display
WO2006017798A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-16 UNITED STATES OF AMERICA as represented by THE SECRATARY OF THE NAVY Virtual differential sensing array optical fiber system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009093191A2 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting system comprising a light source, a controller and a light sensor
WO2009093191A3 (en) * 2008-01-25 2009-10-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting system comprising a light source, a controller and a light sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102020004617A1 (en) NV center based quantum sensor with great sensitivity
DE10346741B3 (en) Determining and/or evaluating differential optical signal involves regulating intensity radiated into measurement arrangement with control parameter generated from incoming light intensity at receiver measured relative to phase position
EP2405283B1 (en) Optoelectronic measuring assembly with a compensation light source
EP2240797B1 (en) Optical-electronic distance measuring device
EP1311873B1 (en) Method and device for measuring distances
EP3657215B1 (en) Device for determining a property of a transmission channel between a transmitter and a receiver
EP1529194B1 (en) Method and device for optically measuring distance
EP1105986B1 (en) Method for transmitting information and suitable system therefor
EP2653885A1 (en) Method and sensor system for measuring the transfer properties of a transfer segment of a measuring system between transmitter and recipient
EP2631674A1 (en) Method and sensor system for measuring the properties of a transfer segment of a measuring system between transmitter and recipient
EP2850387A1 (en) Optical distance measurement device with calibration device to take cross-talk into account
DE69725134T2 (en) OPTICAL RECEIVER WITH AVALANCHE PHOTODIOD
DE10022054A1 (en) Optical distance sensor
EP3423859A1 (en) Device for converting a temporal delay of a signal transmitted between a transmitter and a receiver
DE102015006174B3 (en) Device and method for measuring an optical, capacitive, inductive transmission path
EP1585234B1 (en) Photoelectronic Mixing Device (PMD) system and method for operating a PMD
DE3530011C2 (en)
DE102007041646B4 (en) Method for operating an active sensor and active sensor
WO2009046753A1 (en) Measurement arrangement and method for measuring an intensity of a light of a light source
DE1956213C3 (en) Device for improving the signal-to-noise ratio of electrical signals received by two antennas
DE102008010446A1 (en) Method and optical sensor arrangement for detecting a measured variable of a medium, in particular for turbidity measurement
DE19961097B4 (en) Optical signal detector and method for detecting optical signals
EP1537391B1 (en) Method and device for determining a pixel gray scale value image
DE19901174C1 (en) Method and device for electromagnetic detection of objects
DD245491A1 (en) PHASE-SENSITIVE FLUORESCENT DETECTOR FOR SHORT-TERM SPECTROSCOPY

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07820939

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07820939

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1