光度计制造技术

光度计包括一光电二极管，光电二极管用于产生与所拾取光的强度成比例的电流，光电二极管通过一个电阻的中介链接到一个配备有带通滤波器的运算放大器，以一定方式设置该电阻的值的大小以使滤波器的通带中的谐振峰值平直。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包括光电二极管的光度计，光电二极管用于产生与所拾取光的强度成比例的电流，光电二极管通过一个电阻的中介链接到一个配备有带通滤波器的运算放大器。
技术介绍
美国专利3,790,288中描述了这样一种光度计。该光度计用于确定一个入射光源发射的光的强度。为此，其包括一个光电二极管(通常是硅光电二极管)，把入射光转换为电流。一个运算放大器允许向其引出端提供一个表示所拾取光的强度的电压。在该已知装置中，光电二极管与运算放大器的一个引入端之间连接的电阻和另一个电阻(二者都处于放大器的调节环路中)一起确定该环路的放大系数。该已知光度计的一个缺点是，对于某些需要光强度的变化精度为0.01％的应用来说，其测量精度非常有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现一种能获得0.01％或更高精度的光度计。为此目的，根据本专利技术的光度计的特征在于，以一定方式设置电阻的值的大小以使滤波器的通带中的谐振峰值平直。本专利技术基于以下论断，即，形成放大器的调节环路的滤波器的通带中存在的谐振峰值明显地限制光度计的精度，这是因为它防碍在该谐振峰值周围的频带中的所有测量。以一定方式设置光电二极管与放大器之间的电阻的大小以使峰值平直，使得该频带能够进行光强度的精确测量，这是因为此时放大器的增益在整个通带中实际上是恒定的。有必要指出，即使在一个运算放大器的引入端使用一个电阻是已知的，并且特别是在所公开的现有技术中，该电阻作为一个能够确定环路的放大系数的部件，但是，现有技术中并没有允许使用该电阻作为一个电子部件，以允许吸收通带中谐振峰值的能量。根据本专利技术的光度计的第一优选实施例的特征在于，对于一个约2.5KHZ的谐振峰值，该电阻值处于1MΩ和1.6MΩ之间。这使得放大器的增益在一个光度计的最通常通带中明显保持恒定。根据本专利技术的光度计的第二优选实施例的特征在于，放大器包括一个引出端，用于提供一个与所述电流成比例的电压信号，所述引出端链接到一个模数转换器，该模数转换器链接到一个抽样单元，该抽样单元用于对所述电压信号抽样并提供一组抽样值。这使得可以对信号进行数字计算机处理。优选地，抽样单元链接到一个累加器，该累加器用于累加预定数量的抽样并确定它们的平均值。这使得可以减小电噪声。附图说明下面将借助显示本专利技术优选实施例的附图来详细说明本专利技术。在附图中图1示意性显示根据本专利技术的光度计的电子电路。图2到6分别显示在电阻为10KΩ，1MΩ，1.2MΩ，1.55MΩ，3.3MΩ时放大器的引出端的电压随频率的变化曲线，和图7显示一个传统光度计和根据本专利技术的光度计之间的信号差。具体实施例方式在附图中，相同标号表示相同或相似元件。图1中显示了根据本专利技术的光度计1的优选实施例，其包括一个第一引入端，例如连接到光电二极管5的一个电位计型运算放大器3的反相引入端，光电二极管5通过由一个并联连接形成的等效电路表示，包括一个电容器、一个电阻和一个表示光电二极管的有源部分的电流源。光电二极管与一个电阻6串联链接。光电二极管最好包括一个热敏电阻，该热敏电阻测量形成了光电二极管的敏感层的硅层的温度。热敏电阻链接到一个使用珀尔帖效应的光电元件，从而允许光电二极管的热处理。该差动放大器的调节环路包括一个由电容器8和电阻9组成的并联分支，链接到电阻10和电容器11的分支点。电容器8和该电阻形成放大器3的一个低通滤波器，使得可以减小噪声。差动放大器3的一个引出端链接到一个模数转换器12，模数转换器12的引出端链接到一个抽样单元13。该抽样单元用于对转换器12提供的数字电压信号的数字数据进行抽样。抽样单元13的一个引出端链接到一个累加器14，累加器14用于累加预定数量的抽样并确定它们的平均值。累加器链接到一个数据处理单元15或一个发送单元16，以进行数据发送。光电二极管5把它拾取的光转换为一个与所拾取光的强度成比例的电流。不采取特定的措施，放大器就无法在整个通带中具有恒定增益。图2显示了在放大器3的引出端的线路16上的电压Vout随频率的变化，其中在通带中的约1.3KHZ频率处观察到谐振峰值。该谐振峰值是利用一个电阻6的值为10KΩ的光度计测量的。令人惊奇的是，现在已经可以确定，通过把电阻6的值设置为一个合适的值，有可能使通带中的当前谐振峰值平直。实际上，通过提高该电阻的值，有可能吸收光电二极管提供的能量，并因此使谐振峰值平直。如图3所示，其中电阻6的值是1MΩ，通带中谐振峰值的强度已经显著减小。仅在1.25KHZ附近剩余一个微弱的谐振峰值。如图4所示，通过把电阻6的值增加到1.2MΩ，可以吸收更多能量，并且在电阻6的值是1.55MΩ时，所有能量被吸收并且增益在通带中明显是恒定的。有必要指出，上述测量是在环境温度下进行的。增益处于1和109。但是，应该指出，在更高值的情况下，光度计的电子部件所产生的电噪声不再是可忽略的。把电阻的值提高到高于1.6MΩ是不明智的，因为在更高值的情况下，增益不再保持恒定。因此，如图6所示，其中使用3.3MΩ的电阻值，在250HZ频率处已经出现电压的下降。数模转换器12最好以20比特操作，因为所拾取光的强度随时间的变化速度通常不快。20比特字的序列被提供给抽样器13，抽样器13把这些字发送到累加器14。实际上，光度计产生两个噪声源，即电噪声和光噪声。电噪声是高斯噪声并且平均值是零。为了减小其影响，只需对放大器所提供的电压值求平均值就可以了。现在，累加器14可以累加预定数量(例如160个)抽样并确定其平均值。这使得可以提高信噪比，以及测量范围的动态特性，即完整范围与所要测量的最小值之间的距离。因此提高了精度，并且对于4KHZ的抽样频率可以达到5.10-3％的精度值。图7显示了根据本专利技术的光度计具有明显低于传统光度计B的噪声。权利要求1.光度计，包括一光电二极管，光电二极管用于产生与所拾取光的强度成比例的电流，光电二极管通过一个电阻的中介链接到一个配备有带通滤波器的运算放大器，其特征在于，以一定方式设置该电阻的值的大小以使滤波器的通带中的谐振峰值平直。2.根据权利要求1所述的光度计，其特征在于，对于约2.5KHZ的谐振峰值，该电阻的值位于1MΩ和1.6MΩ之间。3.根据权利要求1或2所述的光度计，其特征在于，放大器包括一引出端，该引出端用于提供一个与所述电流成比例的电压信号，所述引出端链接到一个模数转换器，模数转换器链接到一个抽样单元，该抽样单元用于对所述电压信号抽样并提供一组抽样值。4.根据权利要求3所述的光度计，其特征在于，抽样单元链接到一个累加器，该累加器用于累加预定数量的抽样并确定它们的平均值。全文摘要光度计包括一光电二极管,光电二极管用于产生与所拾取光的强度成比例的电流,光电二极管通过一个电阻的中介链接到一个配备有带通滤波器的运算放大器,以一定方式设置该电阻的值的大小以使滤波器的通带中的谐振峰值平直。文档编号H01L31/10GK1372634SQ00812544 公开日2002年10月2日 申请日期2000年8月9日 优先权日1999年9月6日专利技术者尼古拉斯·马丁 申请人:迪列日大学 本文档来自技高网...

【技术保护点】
光度计，包括一光电二极管，光电二极管用于产生与所拾取光的强度成比例的电流，光电二极管通过一个电阻的中介链接到一个配备有带通滤波器的运算放大器，其特征在于，以一定方式设置该电阻的值的大小以使滤波器的通带中的谐振峰值平直。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯马丁，
申请(专利权)人：迪列日大学，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]