[发明专利]一种控制宽带光源光强稳定的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光源光强控制的方法与装置，更具体地说是一种控制宽带光源光强稳定的方法与装置。

背景技术

光谱探测技术是利用物质在相应波段内的特征吸收来确定物质的种类和含量的技术，如差分吸收光谱技术、宽带腔增强吸收光谱技术、激光诱导荧光光谱技术、激光诱导击穿光谱技术等。基于光谱探测技术的探测系统，光源是其中必不可少的光学器件。从光源的带宽来看，该技术使用的光源主要有两大类：一类是宽带光源，如氙弧灯、氘灯等；另一类是窄带光源，以激光光源为主。控制光源光强稳定，对于某些光谱探测技术来说至关重要，它可以提高系统的探测灵敏度和精度。现有的一种光源光强稳定方法是通过控制光源电流或功率恒定，但随着光源的老化，光源发光效率会降低，相同的工作条件下光源光强也会不同；另一种方法是光反馈控制技术，它通过光电探测器检测光源输出光强的变化来调节光源工作电流或功率，从而实现光源输出光强稳定的目的，这种控制技术主要用于激光这样的窄带光源。对于宽带光源，其光谱强度和波长稳定性受工作条件影响较大，由于现有光反馈控制技术中光电探测器检测到的反馈信号是一定带宽（由光源带宽和光电探测器带宽决定）内所有波长处光强信号的累加，因此反馈信号不变化并不表示某波长处的光强与之前相比是稳定的，也就是说现有的光反馈控制技术用于控制宽带光源光强稳定存在较大误差。

发明内容

本发明的目的是针对宽带光源光强稳定控制的现有技术中存在较大误差的问题，提供了一种控制宽带光源光强稳定的方法与装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种控制宽带光源光强稳定的方法，利用聚集透镜和一分二型光纤束收集宽带光源发射的部分光作为反馈光，通过中心波长间隔分布在宽带光源辐射波段内或探测系统测量波段内的窄带带通滤光片组，将该反馈光按时间先后次序分成若干个波段，使用光电探测器接收滤光之后的反馈光，从而得到多个波长处的反馈光信号，初次采集的各波长反馈光信号作为期望反馈光信号，之后采集的各波长处的反馈光信号，作为当前反馈光信号，将当前反馈光信号与各自波长处的期望反馈光信号进行比较，计算出各自差值；以所有差值的均方根作为总差值的数值，以所有差值算术平均值的正负符号作为总差值的正负符号；控制系统根据总差值输出一电压控制信号给光源驱动装置，从而调整光源输出光强；反复进行反馈光收集、滤光、探测、计算总差值、调整光源输出光强等操作，致使总差值趋近零即光源光强趋于稳定。

一种控制宽带光源光强稳定的装置，主要由宽带光源、透镜、一分二型光纤束、滤光轮，直流电机及其驱动电路、位置检测电路、光电转换电路、电压放大电路、单片机控制系统等组成；一种控制宽带光源光强稳定的装置，其特征在于：包括宽带光源、透镜、一分二型光纤束、滤光轮，直流电机及其驱动电路、位置检测电路、光电转换电路、电压放大电路、单片机控制系统等，其中：

所述宽带光源后方的光路中设置透镜和一分二型光纤束，所述的透镜汇聚宽带光源发射的光到一分二型光纤束，所述的一分二型光纤束有一个接收端和两个发射端，接收端收集宽带光源发射的光，一个发射端输出反馈光，另一个发射端输出光谱测量光；输出的反馈光直接作用到滤光轮上，所述的滤光轮，是通过在由直流电机驱动的圆盘边缘均匀地设置若干个窄带带通滤光片形成的，带通滤光片的中心波长均匀地分布在宽带光源的辐射波段内或者是分布探测系统的测量波段内，且各带通滤光片按照其中心波长递减或递增次序进行设置；该反馈光被所述的滤光轮按时间先后次序分成若干个波段并被光电转换装置接收，所述的光电转换电路，是由光电二极管及其偏置电源电路组成，偏置电源电路提供光电二极管反向偏置电流，光电二极管检测各个滤光片通道的反馈光信号，并将其转换成电流信号，电流信号在经过负载电阻转化成电压信号并经过电压放大电路后输送到单片机控制系统；所述的电压放大电路，由低噪声运算放大器和电阻电容器件等构成，用于将光电转换电路输出的电压信号进行放大，以满足单片机控制系统中A/D转换的采样电压大小；

在滤光轮和单片机控制系统的直接连接之间设置有位置检测电路，所述的位置检测电路，由光电开关构成；

所述的单片机控制系统，由其最小系统、A/D采样转换电路、D/A转换电路以及拨码开关组成；