專利名稱：提高光電傳感器靈敏度的方法
技術領域：
本發明涉及一種光電傳感器。特別是涉及一種提高對微弱光測量精度的提高光電傳, 感器靈敏度的方法。
背景技術：
光電信號檢測在科研、工農業和軍事等各領域有著廣泛的應用，特別是對微弱光信 號進行檢測，有著越來越迫切的要求。但任何光電傳感器的靈敏度均有一定的限制。進 而使得儀器的靈敏度受到限制。人們經常采用調制、相關檢測等技術提高光電傳感器及 相應的儀器的靈敏度，但這些方法都加大了儀器的復雜性，且并不能提高傳感器的靈敏 度。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種能夠直接提高光電 傳感器的靈敏度，從而提高對微弱光測量精度的提高光電傳感器靈敏度的方法。
本發明所采用的技術方案是 一種提高光電傳感器靈敏度的方法，在光電傳感器前 施加一束高頻調制參考光，使所述的高頻調制參考光與被測光信號一起通過光電傳感器 轉換成電信號后，再依次經過放大和模數轉換得到數字信號，然后，將所得到的一個周 期內的數字信號經計算機疊加后計算出被測光信號。
所述的高頻調制參考光和被測光信號是通過半透半反光鏡照射到光電傳感器上。
所述的光電傳感器是光電二極管。
所述的光電傳感器是光電三極管。
所述的光電傳感器是光電倍增管。
所述的光電傳感器是光敏電阻。
所述的光電傳感器是陣列式光電傳感器。
所述的陣列式光電傳感器是CMOS圖像傳感器。 所述的陣列式光電傳感器是CCD圖像傳感器。 所述的陣列式光電傳感器是陰極射線圖像傳感器。
本發明的提高光電傳感器靈敏度的方法，簡單方便，只是在光電傳感器接受到被測 微弱光或圖像的同時，施加一束周期性的高頻參考光，經過光電轉換、信號放大和模數 轉換，可由計算機檢測到被測微弱光或圖像，大幅度提高了光電傳感器的靈敏度，從而 提高了對微弱光測量精度。可以應用在微弱光或圖像測量技術中。
圖1是本發明所使用的裝置構成方框圖2是本發明的工作原理用圖。
其中
1:半透半反光鏡 2:光電傳感器
3:放大器 4:模數轉換器
5:計算機
具體實施例方式
下面結合實施例和附圖對本發明的提高光電傳感器靈敏度的方法做出詳細說明。 本發明的提高光電傳感器靈敏度的方法，是在如1所示的裝置上實現的。 圖l所示的裝置包括有依次設置的半透半反光鏡l、光電傳感器2、放大器3、模
數轉換器4和計算機5。
本發明的提高光電傳感器靈敏度的方法是，在光電傳感器2前施加一束高頻調制參 考光L，使所述的高頻調制參考光L,與被測光信號L一起通過半透半反光鏡1照射到光 電傳感器2上，通過光電傳感器2轉換成電信號后，再依次經過放大和模數轉換得到數 字信號，然后，將所得到的一個周期內的數字信號經計算機5疊加后并減去高頻調制參 考光L,的平均值乙，從而計算出被測光信號L。所述的計算公式(其中N為一個高頻調 制參考光b的周期中的采樣次數)
, iv^r ' w臺w臺wfr w臺
本方法中所使用的光電傳感器2，可以是光電二極管或是光電三極管或是光電倍增管
或是光敏電阻。
所述使用的光電傳感器2，還可以是陣列式光電傳感器。所述的陣列式光電傳感器可 以是CMOS圖像傳感器或是CCD圖像傳感器或是陰極射線圖像傳感器。 本發明的提高光電傳感器靈敏度的方法的工作原理是
如圖2所示，假設被測光信號L為JJ =0. 6 LSB (LSB代表一個最小敏感或量化電 平)，小于傳感器所能夠敏感的最低值1LSB。顯然，用光電傳感器l不能檢測出被測光。 如果施加的高頻調制參考光U是一個高為1LSB的鋸齒波，并在一個鋸齒波周期內采集 IO次信號后再求平均
— 1 10 10 i
Z = —y丄，=—y(Zs, + ^/;) = _(0 + 0 + 0 + 0 + l + l + l + l + l + l) = 0.6LS5
考慮到L,是一個高為1LSB的鋸齒波，其平均值(即僅對采樣得到的平均值為一個很 小的值，本例中約為O. 1LSB。采樣次數N越大，這個均值越小)對測量結果的影響很小。 實際上，并非要限定L,在1個LSB的高度，L,的幅值可以遠大于1LSB;也不需限定在L,-
4的一個周期采樣IO，每周期中采樣次數越大效果則越好；還不需要限定U是鋸齒波，也 可以是三角波、正弦波等。
下面給出本發明的具體實施例.。
本發明的實施例一
如圖1所示，被測微弱光信號L經過半透半反光鏡1照射到光電傳感器2，同時， 高頻調制參考光L,也經過半透半反光鏡1照射到光電傳感器2,這兩束光經光電傳感器2 疊加后并轉換成電信號由放大器3放大，再由模數轉換器4轉換成數字信號送入計算機5， 在計算機5中通過計算公式，分離出被測微弱光信號Ls并除去高頻調制參考光L,。本 實施例中的L,可由普通發光管LED產生，光電傳感器2可以采用光敏三極管3DU13。
本發明的實施例二
如圖1所示，被測微弱光(圖像)信號L經過半透半反光鏡1照射到光電圖像傳感 器2，同時，高頻調制參考光L,也經過半透半反鏡1照射到光電圖像傳感器2，這兩束光 信號經光電圖像傳感器2疊加后并轉換成電信號由放大器3放大，再由模數轉換器4轉 換成數字信號送入計算機5，在計算機5內通過計算公式將L,的一個周期內同一像素點 的數字信號相加并減去高頻調制參考光L,的平均值，從而分離出被測微弱光(圖像)L 。 本實施例中的L,可由普通發光管LED產生，光電圖像傳感器2可以采用CCD攝像頭 13HV13。
權利要求
1. 一種提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于在光電傳感器(2)前施加一束高頻調制參考光(Lf)，使所述的高頻調制參考光(Lf)與被測光信號(Ls)一起通過光電傳感器(2)轉換成電信號后，再依次經過放大和模數轉換得到數字信號，然后，將所得到的一個周期內的數字信號經計算機(5)疊加后計算出被測光信號(Ls)。
2. 根據權利要求l所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的高頻調制參考光(L》和被測光信號(Ls)是通過半透半反光鏡(1)照射到光電傳感器(2)上。
3. 根據權利要求l所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的光電傳感器(2)是光電二極管。
4. 根據權利要求l所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的光電傳感器(2)是光電三極管。
5. 根據權利要求l所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的光電傳感器(2)是光電倍增管。
6. 根據權利要求1所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的光電傳感器(2)是光敏電阻。
7. 根據權利要求l所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的光電傳感器(2)是陣列式光電傳感器。
8. 根據權利要求7所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的陣列式光電傳感器是CMOS圖像傳感器。
9. 根據權利要求7所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的陣列式光電傳感器是CCD圖像傳感器。
10. 根據權利要求7所述的提高光電傳感器靈敏度的方法，其特征在于，所述的陣列式光電傳感器是陰極射線圖像傳感器。
全文摘要
本發明公開一種提高光電傳感器靈敏度的方法，在光電傳感器前施加一束高頻調制參考光，使所述的高頻調制參考光與被測光信號一起通過光電傳感器轉換成電信號后，再依次經過放大和模數轉換得到數字信號，然后，將所得到的一個周期內的數字信號經計算機疊加后計算出被測光信號。高頻調制參考光和被測光信號是通過半透半反光鏡照射到光電傳感器上。光電傳感器可以是光電二極管或光電三極管或光電倍增管或光敏電阻或陣列式光電傳感器。陣列式光電傳感器可以是CMOS圖像傳感器或CCD圖像傳感器或陰極射線圖像傳感器。本發明簡單方便，大幅度提高了光電傳感器的靈敏度，從而提高了對微弱光測量精度。可以應用在微弱光或圖像測量技術中。
文檔編號G01J1/42GK101464188SQ20081015463
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者剛 李, 凌 林, 湯宏穎 申請人:天津大學