可調式膜厚監控光電信號轉換裝置的製作方法
2023-10-10 19:32:14
專利名稱：可調式膜厚監控光電信號轉換裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光學鍍膜監控技術領域，是一種可調式膜厚監控光電信號轉 換裝置。 背彔技術
在光學鍍膜監控系統中，光信號的強弱，光電轉換的效率，對於監控系統的 靈敏度及準確性起著非常重要的作用。因此，加強光束的亮度，減少光信號傳導 過程中的損失和衰減，提高轉換系統的靈敏度，是膜厚監控技術的關鍵。在現有 的技術中，用於光電轉換裝置中的光接受傳感器件通常採用的是光電倍增管，該 元件體積大、佔用空間多，而且使用這種元件必須配套高壓電源，致使電路複雜， 製作成本高。其次，傳感器接受光路中的聚焦透鏡多為固定安裝，使得透鏡聚焦 點的投射距離無法調節，難以將光信號聚焦點精確的投到傳感器的接受面上，造 成光電信號轉換效率低，容易產生信號衰減，由此影響整個監控系統的監測效果。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種結構簡單、性能可靠，且能夠提高光電信號轉 換的精準性、穩定性及轉換效率的可調式膜厚監控光電信號轉換裝置。
實現本實用新型的目的所採取的技術方案是該裝置是由光學鏡箱和信號轉 換箱兩部分構成，二者之間的結合部位通過緊固件連接，其中，光學鏡箱位於膜 厚光信號傳輸部件的光束出射端，其內設有可以軸向移動調節的聚焦透鏡組件， 信號轉換箱內設置有光電信號轉換電路板、用於支撐電路板的支座和支座壓套， 支座的中心帶有與光學鏡箱連通的光信號通道孔。
所述聚焦透鏡組件是由依次組裝的聚焦透鏡、透鏡固定座、調節螺釘組成。
所述光學鏡箱的箱壁上對稱設有用於調節聚焦透鏡組件軸向移動的長槽孔。 所述光電轉換電路板上的元器件包括
一個光接旻待感罌件，菜用^光二極體，用子接變光信號並轉換為電信號； 一個大倍率的I/V變換電路，用於將交流電信號變換為直流電信號； 一個前置放大器，可將I/V變換電路輸出的電壓信號進行初步放大； 各元器件均裝在電路板上，並通過箱體上的接線柱，將信號傳輸線與箱體外 部的信號處理系統連接。
按照上述方案製成的可調式膜厚監控光電信號轉換裝置，其結構設計合理， 性能可靠。通過對聚焦透鏡的移動調節，可使接受的膜厚光信號全部準確地投射 在傳感器接受面上，由此消除了膜厚信號損失和衰減。由於採用矽光二極體作為 傳感器元件，不僅體積小，佔用空間少，而且只需使用一般直流電源，並通過大 倍率的I/V變換電路，可擴大對膜厚信號光譜帶寬的適應範圍，達到提高轉換信 號的精準性、穩定性及轉換效率的有益效果。
圖1是本實用新型的結構示意圖； 圖2是電路框圖。
具體實施方式
參看圖1，本實用新型的可調式膜厚監控光電信號轉換裝置，由光學鏡箱601 和信號轉換箱609兩部分構成，信號轉換箱609通過緊固件與光學鏡箱601的光 束出射端連接，光學鏡箱601固裝在膜厚光信號傳輸部件的光束出射端，鏡箱內 設置有可以軸向移動調節的聚焦透鏡組件，該組件包括依次組裝的透鏡座602、 聚焦透鏡604和調節螺釘603。在光學鏡箱601的箱壁上對應設有用於調節聚焦 透鏡組件的長ffl^L612。當入射光波帶寬需要變化時，由聚焦透鏡604將由光信
號傳輸部件分離出來的平行光進行聚焦，焦點彌散斑的大小可根據光接受傳感器
件605的光接受面確定，這樣可使投射光線的聚焦點始終在傳感器的受光面上。 信號轉換箱609內設置有用子光電信號轉換的電路板606、電路板支座607和支 座壓套608，支座的中心帶有與光學鏡箱601連通的光信號通道孔，通道孔壁上 可塗抹吸光表層，以避免產生雜光影響光信號的質量。
結合圖1，參看圖2，是光電信號轉換的電路框圖，圖中，光電轉換電路板 606上的電路包括用於接受光信號並轉換為電信號的光接受傳感器件605，將 交流電信號變換為直流電信號的大倍率的I/V變換電路614，將I/V變換電路輸 出的電壓信號進行初步放大的前置放大器615，各元器件均裝在電路板上，並通 過箱體上的接線柱610、 611，將信號傳輸線與信號轉換箱體609外部的信號處理 系統連接。為提高膜厚信號的轉換效率，裝在電路板606上的光接受傳感器件605 採用的是高靈敏度、能夠適應不同寬波長範圍的矽光二極體。由於光源發出的光 束經過長距離的傳導和鍍膜的反射，發射到傳感器上的光信號非常微弱，經傳感 器上產生的電流僅能達到pA nA數量級，採用通常的串聯電阻獲取電壓的方法 根本無法測到信號變化。因此，本案的光電信號轉換電路是在光接受傳感器件605 的信號輸出端連接了一個大倍率的I/V變換電路614,可使100pA的輸入電流對 應20mV的輸出電壓。同時，在I/V變換電路輸出端連接了一個前置放大器615， 可對I/V變換電路輸出的信號電壓進行初步放大，前置放大器採用精密運放的反 相放大器，可增益50倍左右。這樣，對應於100pA的光電流，使光電轉換器的 輸出電壓可達到1500mV,從而為信號的後續處理創造有利條件。採用這種電路 設計，可以直接使用普通直流電源，不但安全可靠性強，而且可以簡化結構，降 低成本。
權利要求1、一種可調式膜厚監控光電信號轉換裝置，其特徵在於它是由光學鏡箱和信號轉換箱兩部分構成，二者之間的結合部位通過緊固件連接，其中，光學鏡箱位於膜厚光信號傳輸部件的光束出射端，其內設有可以軸向移動調節的聚焦透鏡組件，信號轉換箱內設置有由支座支撐的光電信號轉換電路板，箱體上設有接線柱，支座的中心帶有與光學鏡箱連通的光信號通道孔。
2、 根據權利要求1所述的可調式膜厚監控光電信號轉換裝置，其特徵在於 所述聚焦透鏡組件是由依次組裝的聚焦透鏡、透鏡固定座、調節螺釘組成。
3、 根據權利要求2所述的可調式膜厚監控光電信號轉換裝置，其特徵在於 所述光學鏡箱的箱壁上對稱設有用於調節聚焦透鏡組件軸向移動的長槽孔。
4、 根據權利要求l、 2或3所述的可調式膜厚監控光電信號轉換裝置，其特 徵在於所述光電信號轉換電路包括 一個光接受傳感器件，用於接受光信號並 轉換為電信號； 一個大倍率的I/V變換電路，用於將交流電信號變換為直流電信 號； 一個前置放大器，用於將I/V變換電路輸出的電壓信號進行初步放大。
5、 根據權利要求4所述的可調式膜厚監控光電信號轉換裝置，其特徵在於: 所述光接受傳感器件採用矽光二極體。
專利摘要本實用新型是用於光學鍍膜監控系統的一種可調式膜厚監控光電信號轉換裝置，是由光學鏡箱和信號轉換箱兩部分構成，二者之間的結合部位通過緊固件連接，其中，光學鏡箱位於膜厚光信號傳輸部件的光束出射端，其內設有可以軸向移動調節的聚焦透鏡組件，信號轉換箱內設置有光電信號轉換電路板、用於支撐電路板的支座和支座壓套。該裝置通過調聚焦透鏡的移動調節，可使膜厚光信號全部投射在傳感接受面上，由此消除了膜厚信號損失和衰減。同時通過光電信號轉換增益電路，可擴大對膜厚信號光譜帶寬的適應範圍，達到提高轉換信號的精準性、穩定性及轉換效率的有益效果。
文檔編號G02B26/02GK201012935SQ20072008936
公開日2008年1月30日 申請日期2007年2月1日 優先權日2007年2月1日
發明者黨亞軍, 蘭 張, 楊育興, 菊池和夫, 趙升林 申請人:河南中光學集團有限公司