使用正反馈的感测系统技术方案

使用正反馈的感测系统。本发明专利技术公开了一种感测系统，该感测系统包括：致动器，所述致动器被配置为给检测目标材料提供刺激；光电检测器，所述光电检测器被配置为输出电信号，所述电信号具有快速恢复(SB)形式且与根据被提供有所述刺激的所述检测目标材料的浓度所引起的光学反应相对应；放大器，所述放大器被配置为将从所述光电检测器输出的电信号放大，并且正反馈，并且将放大后的电信号施加至所述致动器；检测器，所述检测器被配置为接收所述电信号并且检测所述检测目标材料；以及电压钳设备，所述电压钳设备与所述光电检测器并联连接，并且被配置成钳制所述光电检测器两端的电压，使得所述电压不超过预定电压值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用正反馈的感测系统。
技术介绍
在现有的采用致动器和传感器的水质量感测系统中，由致动器生成的输入信号的大小保持不变，并且传感器检测由致动器所引起的介质变化。在根据现有技术的感测系统中，感测系统被配置成针对稳定的结构使用单端信号方案和/或使用负反馈方案。作为一个示例，在浊度传感器的情况下，当致动器将预定的光辐射至介质时(该介质包括将测量其浓度的材料)，传感器感测穿过介质的光并将光转换成电信号，由此测量包括在介质中的材料的浓度。现有的感测系统具有检测限制(LOD)。例如，当感测系统用作水质传感器时，因为感测系统的LOD特性较差，所以即使包含极少量的要被检测的材料(即，所包含的材料的量小于LOD)，也会确定不包括该材料。本申请人申请了具有改进的LOD以使用正反馈解决现有技术的上述问题的感测系统的专利。然而，根据该专利申请，使用在反向偏压状态下工作的光电检测器设备，并且应施加等于或大于反向击穿电压的电压。换句话说，光电检测器设备在施加等于或大于反向击穿电压的电压的同时工作，因此，该设备可能被反向击穿电压损坏，即，可能产生可靠性的问题。另外，根据该专利申请，能够通过测量由光电检测器提供的电流和两端的电压产生的等效电阻来测量介质的浓度等，但该等效电阻可能具有千兆欧姆或更高的负电阻值。因此，需要能够测量千兆欧姆或更高的电阻值的昂贵的高精度测量仪器。
技术实现思路
本专利技术致力于提供一种感测系统，该感测系统具有改进的检测限制(LOD)特性以利用较高灵敏度来检测极少量的材料，并且在以较低电压工作的同时提供足够的电流。本专利技术还致力于提供一种具有无需使用昂贵设备来测量的低电阻值的感测系统。根据本专利技术的一方面，提供了一种感测系统，该感测系统包括：致动器，所述致动器被配置为给检测目标材料提供刺激；光电检测器，所述光电检测器被配置为输出电信号，所述电信号具有快速恢复(snapback,SB)形式且与根据被提供有所述刺激的所述检测目标材料的浓度所引起的光学反应相对应；放大器，所述放大器被配置为放大从所述光电检测器输出的电信号，并且正反馈，并且将放大后的电信号施加至所述致动器；检测器，所述检测器被配置为接收所述电信号并且检测所述检测目标材料；以及电压钳设备，所述电压钳设备与所述光电检测器并联连接，并且被配置成钳制(clamp)所述光电检测器两端的电压，使得所述电压不超过预定电压值。根据本专利技术的另一方面，提供了一种感测系统，该感测系统包括：致动器，所述致动器被配置为给检测目标材料提供刺激；光电检测器，所述光电检测器被配置为输出电信号，所述电信号具有SB形式且与根据被提供有所述刺激的所述检测目标材料的浓度所引起的光学反应相对应；放大器，所述放大器被配置为放大从所述光电检测器输出的电信号，并且正反馈，并且将放大后的电信号施加至所述致动器；检测器，所述检测器被配置为接收所述电信号并且检测所述检测目标材料；以及电阻，所述电阻与所述光电检测器并联连接。确定所述电阻的电阻值，使得并联连接的所述光电检测器和所述电阻的等效电阻具有比所述光电检测器的等效电阻小的电阻值。附图说明通过参照附图详细描述本专利技术的示例性实施方式，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点对于本领域普通技术人员来说将变得更加明显，在附图中：图1是示出根据本专利技术的示例性实施方式的感测系统的概览的框图；图2是根据本专利技术的示例性实施方式的感测系统的示意电路图；图3的(a)是示出发光二极管(LED)用作光学致动器的示例的图，图3的(b)是示出利用超声波致动器实现非光学致动器的示例的图；图4的(a)是示出利用齐纳二极管实现电压钳设备的示例的图，图4的(b)是齐纳二极管的电压-电流特性曲线；图5是示出当根据示例性实施方式的感测系统检测作为检测目标材料的牛血清白蛋白(BAS)时，由光电检测器输出的电信号的概览的电压-电流特性曲线；图6是示出根据检测目标材料在快速恢复(SB)区段中的浓度测量电流-电压特性的结果的曲线；图7的(a)是示出电阻与光电检测器并联连接的示例的图，图7的(b)和图7的(c)是示出与光电检测器并联连接的电阻的实施例的图；以及图8是示出当使用300MΩ电阻和具有7V的齐纳击穿电压的齐纳二极管作为电压钳设备，并联连接光电二极管、电阻和电压钳设备时，测量电压-电流特性的结果的曲线。具体实施方式出于描述本专利技术的示例性实施方式的目的，本文所公开的具体的结构和功能细节仅是代表性的，并且本专利技术不应被理解为限于这些示例性实施方式。换句话说，由于本专利技术可以具有各种修改和替代形式，因此，应当理解，本专利技术的范围覆盖能实现本专利技术的技术精神的所有修改、等同物和替代物。应当如下理解本说明书中所使用的术语。单数形式“一”、“一个”以及“该”也意在包括复数形式，除非通过上下文明确另有其它说明。还应当理解，当本文使用术语“包含”、“含有”、“包括”和/或“包括有”时，是指存在所述特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组，但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。为了便于描述和易于理解，在用于描述本公开的示例性实施方式的参考附图中，尺寸、高度、厚度等被刻意夸大，但是不是根据比例被放大或缩小。此外，在附图中，一些元件可能被刻意缩小，并且其它元件可能被刻意放大。除非另有说明，否则本文中所使用的所有术语都具有与本专利技术所属领域普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还应当理解的是，诸如通用词典中所定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关领域中的含义一致的含义，并且除非本文中明确地如此定义，否则将不作理想化或过于形式意义上的解释。在下文中，将参照附图来描述本专利技术的示例性实施方式。图1是示出根据本专利技术的示例性实施方式的感测系统的概览的框图，图2是根据本专利技术的示例性实施方式的感测系统的示意电路图。参照图1和图2，根据本实施方式的感测系统包括致动器100。
在本实施方式中，致动器可以根据由致动器提供的刺激大致被分为两种主要类型。第一种类型可以是接收偏压并且施加光刺激的光学致动器。光学致动器例如可以提供紫外光、可见光、红外光和激光。第二种类型可以是接收偏压并且向介质200施加非光刺激的非光学致动器。非光学致动器施加诸如声波、超声波、磁场、电场、放射等的非光刺激。光学致动器例如可以被实现为接收偏压并且提供光的发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等。图3的(a)示出了LED 110用作光学致动器的示例。LED可以发射可见光、紫外光或红外光波段的光，并且LD可以发射具有从270nm至3330nm的波段的特定波段的激光。优选提供发射具有适于要被感测系统检测的材料的特性的波段的光的光学致动器。非光学致动器可以被实现为接收偏压并且提供超声波的超声波致动器、提供磁场的磁致动器、提供电场的电致动器、提供放射性的放射性致动器等。图3的(b)示出了利用超声波致动器120实现非光学致动器的示例。超声波致动器120包括驱动器122和压电式转换器124。驱动器122将具有对应于其两端之间的电压差的幅值的交流电(AC)信号提供至压电式转换器124，并且压电式转换器124将具有对应于所接收的AC信号的幅值的强度的超声波提供至介质200。光学致动器提供光刺激，非光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感测系统，该感测系统包括：致动器，所述致动器被配置为给检测目标材料提供刺激；光电检测器，所述光电检测器被配置为输出与根据被提供有所述刺激的所述检测目标材料的浓度所引起的光学反应相对应的电信号；放大器，所述放大器被配置为将从所述光电检测器输出的电信号放大，并且将放大后的电信号以正反馈的方式提供至所述致动器；检测器，所述检测器被配置为接收所述电信号并且检测所述检测目标材料；以及电压钳设备，所述电压钳设备与所述光电检测器并联连接，并且被配置成钳制所述光电检测器两端的电压，使得所述电压不超过预定电压值，其中，所述电信号由于所述正反馈而具有快速恢复形式。

【技术特征摘要】
2015.03.18 KR 10-2015-00372811.一种感测系统，该感测系统包括：致动器，所述致动器被配置为给检测目标材料提供刺激；光电检测器，所述光电检测器被配置为输出与根据被提供有所述刺激的所述检测目标材料的浓度所引起的光学反应相对应的电信号；放大器，所述放大器被配置为将从所述光电检测器输出的电信号放大，并且将放大后的电信号以正反馈的方式提供至所述致动器；检测器，所述检测器被配置为接收所述电信号并且检测所述检测目标材料；以及电压钳设备，所述电压钳设备与所述光电检测器并联连接，并且被配置成钳制所述光电检测器两端的电压，使得所述电压不超过预定电压值，其中，所述电信号由于所述正反馈而具有快速恢复形式。2.根据权利要求1所述的感测系统，所述感测系统还包括被配置成将偏置电流施加至所述光电检测器的电源。3.根据权利要求1所述的感测系统，其中，所述光电检测器包括光电二极管。4.根据权利要求1所述的感测系统，其中，所述电压钳设备是齐纳二极管；并且所述预定值是所述齐纳二极管的齐纳击穿电压。5.根据权利要求1所述的感测系统，所述感测系统还包括与所述光电检测器并联连接的电阻。6.一种感测系统，所述感测系统包括：致动器，所述致动器被配置为给检测目标材料提供刺激；光电检测器，所述光电检测器被配置为输...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔成旭，朴荣俊，黄庸畯，
申请(专利权)人：耆婆郎有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR