專利名稱：基于電子快門的空間多點瞬時光強信號采集方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空間多點瞬時光強信號采集方法，尤其涉及一種基于電子快門的空間多點瞬時光強信號采集方。
背景技術：
目前，光學流場測試中，空間多點的光輻射信息的實時采集是一個比較難解決的問題。采用數(shù)碼相機電子快門加曝光技術，可在數(shù)碼相機的電荷藕合器件圖像傳感器CCD (Charge Coupled Device)中獲取待測流場若干方向瞬時光強信號。但是，在離散的空間多點的光輻射信息的采集上，采用傳統(tǒng)的快門技術及大量的電荷藕合器件圖像傳感器CCD，既增加了成本、增加了系統(tǒng)的復雜程度，同時也難以控制曝光同步裝置達到實時的采集。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供了一種基于電子快門的空間多點瞬時光強信號采集方法， 該方法采用光纖通過光纖耦合器與光敏三極管(3DU33)耦合數(shù)據(jù)采集單元，以獲取空間單點光輻射信息，采用Digital Signal Processor (DSP,數(shù)字信號處理器)做為主控制器， 通過電子快門機理對所有采集單元中的光敏三極管進行同步啟動曝光，并結合峰值保持電路將各采集單元光輻射信息鎖存在模擬電路中，即可實現(xiàn)空間多點實時的光輻射信息的采集。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，方法步驟為采用DSP芯片控制電子開關來實現(xiàn)對所有光強數(shù)據(jù)采集單元中的光敏三極管工作電源的控制，從而實現(xiàn)以電子快門方式瞬時啟動所有光強數(shù)據(jù)采集單元中的光敏三極管以采集空間多點光強信號，同時各光敏三極管的輸出端接峰值保持電路，使采集到的空間多點光強信號轉換成電壓信號鎖存在峰值保持電路中。光強數(shù)據(jù)采集單元由光纖、光纖耦合器、光敏三極管(3DU3!3)和峰值保持電路組成.在需要采集光強信號的空間多點固定安放多個光強數(shù)據(jù)采集單元.光敏三極管天窗與光纖一端耦合，光纖另外一端作為光輻射的入射口，滿足光纖入射孔徑要求的空間多點光輻射信號通過光纖，經光纖耦合器被光敏三極管傳感.所有光強采集單元中的光敏三極管的工作電源由數(shù)字信號處理器DSP統(tǒng)一控制.通過數(shù)字信號處理器DSP控制光敏三極管工作電源的供電時間，使之在光敏三極管的響應允許時間范圍內，從而達到曝光的目的。 由光輻射強度引起的光敏三極管的光電流產生的電壓由峰值保持電路進行采樣與存儲。峰值保持電路由運算放大器、二極管和電容組成。在曝光時間里完成對輻射信息的儲存，則瞬時的空間各點光輻射信號即鎖存在峰值電路里。本發(fā)明的技術效果是在光學流場測試中，在需要采集光強信號的空間多點固定安放多個光強數(shù)據(jù)采集單元，能實現(xiàn)空間多點的光輻射信號的實時采集與存儲，由自由空間射線重排反演算法可重建三維流場分布，解決光學流場的測試精度及實時性問題。


圖1為本發(fā)明的電路原理圖。在圖中，1、光纖2、3DU33型光敏三極管3、光纖耦合器4、偏置電阻5、接地保護電阻 6、運算放大器7、二極管8、電阻9、電容10、電子開關11、數(shù)字信號處理器DSP 12、供電電路電子開關。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的.光強數(shù)據(jù)采集單元由光纖1、光纖耦合器 3、3DU33光敏三極管2及峰值保持電路組成.在需要采集光強信號的空間多點固定安放多個光強數(shù)據(jù)采集單元.在該數(shù)據(jù)采集單元中光纖1的一端面與3DU33光敏三極管2的天窗通過光纖耦合器3高效率地耦合，光纖1的另外一端作為光輻射的入射口。滿足光纖1入射孔徑要求的空間多點光輻射信號通過光纖1，經光纖耦合器3被3DU33光敏三極管2傳感.3DU33光敏三極管2的兩級接IOV工作電壓，其中在光敏三極管集電極和工作電源電壓正極之間接一個供電電路電子開關12，所有光強采集單元中的光敏三極管的供電電路電子開關12由數(shù)字信號處理器DSPll統(tǒng)一控制。在3DU33光敏三極管2的發(fā)射極和接地之間接偏置電阻4。通過數(shù)字信號處理器DSPll對3DU33光敏三極管2工作電源的控制，可以達到控制其曝光時間的目的。首先，數(shù)字信號處理器DSPll發(fā)送脈沖給電子開關10，給電容9 先放電。當光輻射入射到光纖1里，通過光纖1全反射到3DU33光敏三極管2基極天窗上， 數(shù)字信號處理器DSPll再發(fā)送脈沖給供電電路電子開關12，導通電路使3DU33光敏三極管 2開始工作。由于存在外加的工作偏置電壓，產生了電子-空穴對的漂移，從而形成了光電流。通過數(shù)字信號處理器DSPll發(fā)送給供電電路電子開關12的脈沖的脈寬的設置，可以控制3DU33光敏三極管2的曝光時間。偏置電阻4兩端接峰值保持電路。峰值保持電路由運算放大器6接二極管7、電阻8和電容9組成。接地電阻5為保護電阻，運算放大器6起電壓跟隨的作用，電容9為電能存儲器件。瞬時的光輻射信號即鎖存在峰值保持電路中。經過數(shù)字信號處理器DSPll對所有數(shù)據(jù)采集單元中的數(shù)據(jù)的采集和模擬信號至數(shù)字信號的變換，獲得待測流場空間多點的光輻射強度數(shù)據(jù)。由自由空間射線重排反演算法可重建三維流場分布，解決光學流場的測試精度及實時性問題。
權利要求
1. 一種基于電子快門的空間多點瞬時光強信號采集方法，其特征是方法為采用DSP 芯片控制電子開關來實現(xiàn)對所有光強數(shù)據(jù)采集單元中的光敏三極管工作電源的控制，從而實現(xiàn)以電子快門方式瞬時啟動所有光強數(shù)據(jù)采集單元中的光敏三極管以采集空間多點光強信號，同時各光敏三極管的輸出端接峰值保持電路，使采集到的空間多點光強信號轉換成電壓信號鎖存在峰值保持電路中。
全文摘要
一種基于電子快門的空間多點瞬時光強信號采集方法，方法為采用DSP芯片控制電子開關來實現(xiàn)對所有光強數(shù)據(jù)采集單元中的光敏三極管工作電源的控制，從而實現(xiàn)以電子快門方式瞬時啟動所有光強數(shù)據(jù)采集單元中的光敏三極管以采集空間多點光強信號，同時各光敏三極管的輸出端接峰值保持電路，使采集到的空間多點光強信號轉換成電壓信號鎖存在峰值保持電路中。本發(fā)明的技術效果是在光學流場測試中，在需要采集光強信號的空間多點固定安放多個光強數(shù)據(jù)采集單元，能實現(xiàn)空間多點的光輻射信號的實時采集與存儲，解決光學流場的測試精度及實時性問題。
文檔編號G01J1/46GK102288288SQ20111024884
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月27日 優(yōu)先權日2011年8月27日
發(fā)明者萬雄, 張志敏, 肖文薈 申請人:南昌航空大學