信号处理装置及方法、光电检测系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种信号处理装置及方法、光电检测系统，通过线性方程对指数运算进行拟合，替代了原有的指数电路，因此不再受到温度因素的制约，也不需要设置温度补偿电路，从而扩大了温度使用范围并简化了结构以及降低了成本，另外，由于通过包含电路的硬件进行处理，响应速度快且成本较低，能够实现高速化的检测。

Signal processing device and method, photoelectric detection system

【技术实现步骤摘要】
信号处理装置及方法、光电检测系统
本专利技术涉及光电检测领域，特别涉及一种信号处理装置及方法、光电检测系统。
技术介绍
目前，光电传感器被广泛的应用于各个领域。其中，位置敏感探测器(PositionSensitiveDetector，PSD)是一种典型的光电传感器，其能够测量光点在探测器表面上的连续位置。在现有的位置检测系统中，作为光源的投光LED将检测光投射到相应的位置，透镜将LED发出的光进行聚焦，并将检测物反射回的光聚集到PSD元件的受光面上，PSD元件将聚集到受光面上的光进行光电转换，输出与检测物的位置相关的信号，对于PSD元件的输出信号，一般具有两种处理方法：第一种方法是通过微处理器(MPU)对PSD元件的输出信号进行采样保持、A/D转换后再使用软件进行运算和判断，第二种方法是通过包括对数电路、减法电路和指数电路在内的处理电路对PSD元件的输出信号进行处理，获得与距离相关的信号，再由后续逻辑电路进行距离判断，其中，由于不具有除法电路，通过对数电路、减法电路和指数电路的运算进行转换，实现除法运算。应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本专利技术的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
但是，专利技术人发现，在上述现有的第一种方法中，由于通过MPU对PSD元件的输出信号进行采样保持、A/D转换后再使用软件进行运算和判断，实现的成本较高，且响应时间较长；在上述现有的第二种方法中，由于指数电路通过PN结特征实现运算，因此温度因素对于指数电路的运算精度的影响非常严重，其必须使用温度补偿电路，但是简单的温敏补偿元件的补偿很难达到既定的效果，另外，指数电路的稳定性很差，微小的输入波动会造成输出的强烈波动，从而，指数电路的输入信号必须限制在非常小的范围内波动，对电路设计精度的要求很高。本专利技术实施例提供一种信号处理装置及方法、光电检测系统，通过线性方程对指数运算进行拟合，替代了上述现有的第二种方法中的指数电路，因此不再受到温度因素的制约，也不需要设置温度补偿电路，从而扩大了温度使用范围并简化了结构以及降低了成本，另外，相对于上述现有的第一种方法，由于通过包含电路的硬件进行处理，响应速度快且成本较低，能够实现高速化的检测。根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种信号处理装置，其用于对位置敏感探测器的输出信号进行处理，所述信号处理装置包括：I/V转换电路，其对所述位置敏感探测器输出的与接收光信号的位置相关的第一电流和第二电流进行转换，分别获得第一电压和第二电压；加减法电路，其对所述第一电压和所述第二电压进行相加和相减，分别获得所述第一电压和所述第二电压的相加结果以及相减结果；第一对数电路，其对所述第一电压和所述第二电压的相减结果进行对数运算，获得第一对数运算结果；第二对数电路，其对所述第一电压和所述第二电压的相加结果进行对数运算，获得第二对数运算结果；第一减法电路，其将所述第一对数运算结果与所述第二对数运算结果进行相减；以及运算模块，其使用对指数运算进行拟合的线性方程对所述第一减法电路输出的相减结果进行运算，获得所述第一电压和所述第二电压的相减结果与所述第一电压和第二电压的相加结果之比的测量值。根据本专利技术实施例的第二方面，其中，所述线性方程的参数根据对所述位置敏感探测器的仿真和测试得到的数据而获得。根据本专利技术实施例的第三方面，其中，所述运算模块包括用于实现所述线性方程的运算的比例运算电路和第二减法电路。根据本专利技术实施例的第四方面，其中，所述运算模块根据输入到所述运算模块的输入信号的大小，确定输入到所述比例运算电路中的线性方程的斜率以及输入到所述第二减法电路中的线性方程的截距。根据本专利技术实施例的第五方面，其中，所述运算模块包括窗口比较器模块，其根据输入信号的大小输出相应的选通信号，从而选择相应的所述斜率和所述截距。根据本专利技术实施例的第六方面，其中，对指数运算进行拟合的所述线性方程的数量为大于或等于3。根据本专利技术实施例的第七方面，提供了一种光电检测系统，所述光电检测系统包括：光源，其向预定位置发射光；位置敏感探测器，其接收来自检测对象的反射光，生成与接收光信号的位置相关的第一电流和第二电流；根据本专利技术实施例的第一方面至第六方面中的任一方面所述的信号处理装置，其对所述与接收光信号的位置相关的第一电流和第二电流进行处理，获得所述第一电压和第二电压的相减结果与所述第一电压和第二电压的相加结果之比的测量值；以及处理部，其根据所述第一电压和第二电压的相减结果与所述第一电压和第二电压的相加结果之比的测量值，计算所述检测对象的位置。根据本专利技术实施例的第八方面，其中，所述处理部还根据计算出的所述检测对象的位置与预设阈值的比较结果进行设定距离的检测。根据本专利技术实施例的第九方面，其中，所述光电检测系统还包括：强度调整部，其对所述位置敏感探测器的输出信号的强度进行调整；和/或阈值调整部，其对所述预设阈值进行调整。根据本专利技术实施例的第十方面，提供了一种信号处理方法，其用于对位置敏感探测器的输出信号进行处理，所述信号处理方法包括：I/V转换电路对所述位置敏感探测器输出的与接收光信号的位置相关的第一电流和第二电流进行转换，分别获得第一电压和第二电压；加减法电路对所述第一电压和所述第二电压进行相加和相减，分别获得所述第一电压和所述第二电压的相加结果以及相减结果；第一对数电路对所述第一电压和所述第二电压的相减结果进行对数运算，获得第一对数运算结果；第二对数电路对所述第一电压和所述第二电压的相加结果进行对数运算，获得第二对数运算结果；第一减法电路将所述第一对数运算结果与所述第二对数运算结果进行相减；以及运算模块使用对指数运算进行拟合的线性方程对所述第一减法电路输出的相减结果进行运算，获得所述第一电压和所述第二电压的相减结果与所述第一电压和第二电压的相加结果之比的测量值。本专利技术实施例的有益效果在于：通过线性方程对指数运算进行拟合，替代了原有的指数电路，因此不再受到温度因素的制约，也不需要设置温度补偿电路，从而扩大了温度使用范围并简化了结构以及降低了成本，另外，由于通过包含电路的硬件进行处理，响应速度快且成本较低，能够实现高速化的检测。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述以及示出的特征信息可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征信息相组合，或替代其它实施方式中的特征信息。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征信息、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征信息、整件、步骤或组件的存在或附加。附图说明参照以下的附图可以更好地理解本专利技术的很多方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号处理装置，其用于对位置敏感探测器的输出信号进行处理，其特征在于，所述信号处理装置包括：/nI/V转换电路，其对所述位置敏感探测器输出的与接收光信号的位置相关的第一电流和第二电流进行转换，分别获得第一电压和第二电压；/n加减法电路，其对所述第一电压和所述第二电压进行相加和相减，分别获得所述第一电压和所述第二电压的相加结果以及相减结果；/n第一对数电路，其对所述第一电压和所述第二电压的相减结果进行对数运算，获得第一对数运算结果；/n第二对数电路，其对所述第一电压和所述第二电压的相加结果进行对数运算，获得第二对数运算结果；/n第一减法电路，其将所述第一对数运算结果与所述第二对数运算结果进行相减；以及/n运算模块，其使用对指数运算进行拟合的线性方程对所述第一减法电路输出的相减结果进行运算，获得所述第一电压和所述第二电压的相减结果与所述第一电压和第二电压的相加结果之比的测量值。/n

【技术特征摘要】
1.一种信号处理装置，其用于对位置敏感探测器的输出信号进行处理，其特征在于，所述信号处理装置包括：
I/V转换电路，其对所述位置敏感探测器输出的与接收光信号的位置相关的第一电流和第二电流进行转换，分别获得第一电压和第二电压；
加减法电路，其对所述第一电压和所述第二电压进行相加和相减，分别获得所述第一电压和所述第二电压的相加结果以及相减结果；
第一对数电路，其对所述第一电压和所述第二电压的相减结果进行对数运算，获得第一对数运算结果；
第二对数电路，其对所述第一电压和所述第二电压的相加结果进行对数运算，获得第二对数运算结果；
第一减法电路，其将所述第一对数运算结果与所述第二对数运算结果进行相减；以及
运算模块，其使用对指数运算进行拟合的线性方程对所述第一减法电路输出的相减结果进行运算，获得所述第一电压和所述第二电压的相减结果与所述第一电压和第二电压的相加结果之比的测量值。


2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
所述线性方程的参数根据对所述位置敏感探测器的仿真和测试得到的数据而获得。


3.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
所述运算模块包括用于实现所述线性方程的运算的比例运算电路和第二减法电路。


4.根据权利要求3所述的信号处理装置，其特征在于，
所述运算模块根据输入到所述运算模块的输入信号的大小，确定输入到所述比例运算电路中的线性方程的斜率以及输入到所述第二减法电路中的线性方程的截距。


5.根据权利要求4所述的信号处理装置，其特征在于，
所述运算模块包括窗口比较器模块，其根据输入信号的大小输出相应的选通信号，从而选择相应的所述斜率和所述截距。


6.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，
对指数运算进行拟合的所述线性方程的数量为大于或等于3。


7.一种光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪奇，
申请(专利权)人：欧姆龙上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31