一种光电探测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光电探测装置，所述装置包括光电转换电路、滤波电路、放大电路、电压转换电路和电源电路，所述光电转换电路包括一个反向电压的高速光电二极管和一个电流‑电压转换运算放大器；滤波电路包括二阶低通滤波放大器；放大电路包括一个超高速运算放大器；电压转换电路包括一个低噪声超高速运算放大器；经所述放大电路处理后的电压信号经过所述电压转换电路后转换为高速数据采集卡能输入的电压范围内；电源电路包括一个ISA接口和两个稳压芯片MC7805HE和MC7905，通过该电路对其他电路进行供电。该装置具有宽带、高速和低噪声的特点，能显著提高分布式光纤温度传感器的空间分辨率和温度分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种光电探测装置
本专利技术涉及电子设备
，尤其涉及一种光电探测装置。
技术介绍
近年来，随着国民经济的快速发展和科学技术的进步，大型或超大型工程结构(如桥梁、大坝、输油管线、电力电缆、深海立管等)不断出现，可是这些工程结构的规模大，所处的环境非常恶劣且复杂，那么在建造和维护它们的过程中有必要进行实时的安全和健康监测，这对确保这些工程结构自身状态是否良好以及能否实现设定的功能非常重要。因此需要一种能够在长距离及大范围内实现温度和应变实时检测的传感技术。传统的测量方法是在被测点布设大量的传感器，一方面传感器的选取、布设困难且成本高；另一方面应用环境会对传感器造成腐蚀和电磁干扰，影响测量准确性，并且需要经常更换传感器等。分布式光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温等优点，解决了传统测量中测量准确性和频繁更换传感器的问题，同时借助于光纤的低传输损耗和宽的频带范围可以实现大的测量覆盖范围和高效的信息传输性能，显著降低单位信息成本，分布式光纤温度传感器有两个重要的技术指标，空间分辨率和温度分辨率，而光电探测电路的好坏直接影响空间分辨率和温度分辨率，现有技术中缺乏应用在分布式光纤温度传感器上的光电探测电路的设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光电探测装置，该装置具有宽带、高速和低噪声的特点，能显著提高分布式光纤温度传感器的空间分辨率和温度分辨率。一种光电探测装置，所述装置包括光电转换电路、滤波电路、放大电路、电压转换电路和电源电路，其中：所述光电转换电路包括一个反向电压的高速光电二极管和一个电流-电压转换运算放大器；待检测的布里渊散射信号经过所述高速光电二极管转化为电流信号，该电流信号经过所述电流-电压转换运算放大器处理后转化为电压信号；所述滤波电路包括二阶低通滤波放大器；经所述光电转换电路处理后的电压信号经过所述滤波电路进行滤波处理，以消除噪声杂波；所述放大电路包括一个超高速运算放大器；用于对所述滤波电路处理后的信号进行放大处理；所述电压转换电路包括一个低噪声超高速运算放大器；经所述放大电路处理后的电压信号经过所述电压转换电路后转换为高速数据采集卡能输入的电压范围内；所述电源电路包括一个ISA接口，两个稳压芯片MC7805和MC7905，通过电源电路对其他电路进行供电。所述高速数据采集卡将采集到的信号转换为计算机终端能够处理的数字信号，并输入到计算机终端进行相应处理。在所述光电转换电路中，采用两个或两个以上的电阻串联构成系列反馈电阻来分散寄生电容。选取PIN型光电二极管作为反向电压的高速光电二极管；选取OPA656运算放大器作为电流-电压转换运算放大器。所述二阶低通滤波放大器选用LMC6482芯片。所述光电探测装置应用在分布式光纤温度传感器上，使所述分布式光纤温度传感器的空间分辨率达到1m，温度分辨率达到1℃。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述装置具有宽带、高速和低噪声的特点，能显著提高分布式光纤温度传感器的空间分辨率和温度分辨率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例所提供的光电探测装置的整体结构示意图；图2为本专利技术实施例所述光电转换电路的电路结构示意图；图3为本专利技术实施例所提供的滤波电路的电路结构示意图；图4为本专利技术实施例所述放大电路的电路结构示意图；图5为本专利技术实施例所述电压转换电路的电路结构示意图；图6为本专利技术实施例所述电源电路的电路结构示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例所提供的光电探测装置的整体结构示意图，所述装置包括光电转换电路、滤波电路、放大电路、电压转换电路和电源电路，其中：所述光电转换电路包括一个反向电压的高速光电二极管和一个电流-电压转换运算放大器；待检测的布里渊散射信号经过所述高速光电二极管转化为电流信号，该电流信号经过所述电流-电压转换运算放大器处理后转化为电压信号；所述滤波电路包括二阶低通滤波放大器；经所述光电转换电路处理后的电压信号经过所述滤波电路进行滤波处理，以消除噪声杂波；所述放大电路包括一个超高速运算放大器；用于对所述滤波电路处理后的信号进行放大处理；所述电压转换电路包括一个低噪声超高速运算放大器；经所述放大电路处理后的电压信号经过所述电压转换电路后转换为高速数据采集卡能输入的电压范围内；所述电源电路包括一个ISA接口，两个稳压芯片MC7805和MC7905，通过该电源电路对其他电路进行供电。下面对上述各电路的具体构成进行详细说明：如图2所示为本专利技术实施例所述光电转换电路的电路结构示意图，参考图2：选取PIN型光电二极管作为反向电压的高速光电二极管；选取OPA656运算放大器作为电流-电压转换运算放大器。这种跨阻抗接法直接将电流信号转换为电压信号，减小了放大器的输入阻抗,增加了带宽，比较容易获得最佳信噪比的信号。另外，由于光电转换电路的响应时间很大程度上取决于反馈电阻及其并联的寄生电容，为了将这个时间常数的影响减到最小，采用两个或两个以上的电阻串联构成系列反馈电阻来分散寄生电容，这里使用贴片电阻作为反馈电阻将有效地减少寄生电容。具体实现中，反向电压的高速光电二极管是将光信号转换为电信号的关键器件，它的选取也是决定传感精度的一个重要因素，由于PIN型光电二极管具有频带宽、响应度高、噪声小、价格低廉、工作稳定等特点，因此这里选择PIN型光电二极管用于检测受激布里渊散射信号。同时在选择PIN光电二极管时，要尽可能选择灵敏度高，内阻较大，结电容小，保证温度稳定，以免带来额外噪声，综合考虑传感系统输出信号的特点，可以选用型号为PDCS985的PIN型光电二极管。所述电流-电压转换运算放大器选用OPA656运算放大器。它可用于设计超高动态范围的跨阻放大器，具有极低的直流误差保证了在光学应用中具有很高的精度，高单位增益稳定的带宽和FET输入使其工作时具有高速和低噪声输入的卓越性能，并且可以实现230MHz的高增益带宽。所以OPA656运算放大器具有高的增益带宽、低输入电压和电流噪声的特点使其非常适用于具有宽带光电二极管的前置放大电路设计。对于OPA656运算放大器的反馈电阻参数设置。首先光功率计测得的布里渊信号强度最小为-40dBm,信号电流非常小,要想改善信噪比,可以加大OPA656运算放大器的反馈电阻的阻值。例如当光电转换电流为10μA时，如果增大反馈电阻的阻值为100kΩ，则所述的电流-电压转换放大电路的输出电压为1V，信噪比肯定提高，但是频带宽度降至320KHz，频率特性变差。另外，反馈电阻太大会使电路产生自激震荡，要使输出信号的信噪比、频率特性、稳定性均表现最佳，选择合适的反馈电阻非常重要。举例来说，分布式光纤温度传感器的输出信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电探测装置，其特征在于，所述装置包括光电转换电路、滤波电路、放大电路、电压转换电路和电源电路，其中：所述光电转换电路包括一个反向电压的高速光电二极管和一个电流‑电压转换运算放大器；待检测的布里渊散射信号经过所述高速光电二极管转化为电流信号，该电流信号经过所述电流‑电压转换运算放大器处理后转化为电压信号；所述滤波电路包括二阶低通滤波放大器；经所述光电转换电路处理后的电压信号经过所述滤波电路进行滤波处理，以消除噪声杂波；所述放大电路包括一个超高速运算放大器；用于对所述滤波电路处理后的信号进行放大处理；所述电压转换电路包括一个低噪声超高速运算放大器；经所述放大电路处理后的电压信号经过所述电压转换电路后转换为高速数据采集卡能输入的电压范围内；所述电源电路包括一个ISA接口，两个稳压芯片MC7805和MC7905，通过该电源电路对其他电路进行供电。

【技术特征摘要】
1.一种光电探测装置，其特征在于，所述装置包括光电转换电路、滤波电路、放大电路、电压转换电路和电源电路，其中：所述光电转换电路包括一个反向电压的高速光电二极管和一个电流-电压转换运算放大器；待检测的布里渊散射信号经过所述高速光电二极管转化为电流信号，该电流信号经过所述电流-电压转换运算放大器处理后转化为电压信号；所述滤波电路包括二阶低通滤波放大器；经所述光电转换电路处理后的电压信号经过所述滤波电路进行滤波处理，以消除噪声杂波；所述放大电路包括一个超高速运算放大器；用于对所述滤波电路处理后的信号进行放大处理；所述电压转换电路包括一个低噪声超高速运算放大器；经所述放大电路处理后的电压信号经过所述电压转换电路后转换为高速数据采集卡能输入的电压范围内；所述电源电路包括一个ISA接口，两个稳压芯片MC7805和MC7905，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅志强，黄民双，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11