本發(fā)明涉及閃爍氙燈的信號采集裝置，尤其涉及一種基于低速adc的脈沖信號采集裝置。

背景技術：

閃爍氙燈為脈沖型光源，其瞬時光功率要遠遠高于普通連續(xù)發(fā)光氙燈，采用此類光源可以在保證信噪比的情況下大大降低對光源功率的要求，并且可以將光源照明時間與信號采集時間進行同步，減弱了漂白效應對測量結(jié)果的影響。在實際應用中，閃爍氙燈的放電時間可為ns級，放電頻率為1khz，通常采用高速adc或采集卡進行連續(xù)采集，這種采集裝置不僅會導致設備研發(fā)成本上升，而且由于氙燈信號的稀疏窄脈沖特性，所采集的數(shù)據(jù)中會包含大量無用數(shù)據(jù)，對后續(xù)的數(shù)據(jù)處理過程帶來較大的難度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于實現(xiàn)脈沖信號的低速adc采樣，進而節(jié)省電路成本、減少無用信號、便于數(shù)據(jù)后期處理的信號采集裝置。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案。

一種基于低速adc的脈沖信號采集裝置，其包括有：一脈沖拓寬電路，其輸入端用于接入脈沖信號，所述脈沖拓寬電路用于將脈沖信號中的脈沖電平拓寬；一adc單元，用于對拓寬后的脈沖信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；一信號處理單元，連接于adc單元的輸出端，所述信號處理單元用于接收adc單元輸出的數(shù)字信號。

優(yōu)選地，所述脈沖拓寬電路包括有第一電阻、第二電阻、二極管和電容，所述第一電阻的前端和第二電阻的前端相互連接后作為脈沖拓寬電路的輸入端，所述第一電阻的后端連接于二極管的陽極，所述二極管的陰極、第二電阻的后端和電容的前端相互連接后作為脈沖拓寬電路的輸出端，所述電容的后端接地，所述第一電阻的阻值小于第二電阻的阻值。

優(yōu)選地，還包括有串接于脈沖拓寬電路和adc單元之間的采樣保持電路，所述采樣保持電路用于將脈沖拓寬電路輸出的脈沖信號在脈寬范圍內(nèi)保持于電平值，之后傳輸至adc單元。

優(yōu)選地，所述采樣保持電路包括有型號為ad684的采樣保持器。

優(yōu)選地，所述adc單元是采樣頻率為1khz的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

優(yōu)選地，所述信號處理單元包括有單片機及其外圍電路。

一種基于低速adc的脈沖信號采集方法，該方法基于一裝置實現(xiàn)，所述裝置包括有一脈沖拓寬電路、一adc單元及一信號處理單元，所述方法包括：步驟s1，為脈沖拓寬電路的輸入端接入脈沖信號；

步驟s2，所述脈沖拓寬電路將脈沖信號中的脈沖電平拓寬；

步驟s3，所述adc單元對拓寬后的脈沖信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；

步驟s4，所述adc單元將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號傳輸至信號處理單元。

優(yōu)選地，所述脈沖拓寬電路包括有第一電阻、第二電阻、二極管和電容，所述第一電阻的前端和第二電阻的前端相互連接后作為脈沖拓寬電路的輸入端，所述第一電阻的后端連接于二極管的陽極，所述二極管的陰極、第二電阻的后端和電容的前端相互連接后作為脈沖拓寬電路的輸出端，所述電容的后端接地，所述第一電阻的阻值小于第二電阻的阻值；所述步驟s2中，當所述脈沖拓寬電路的輸入端接入脈沖電平時，所述二極管導通以令電容充電，同時脈沖拓寬電路的輸出端產(chǎn)生脈沖電平，當所述脈沖拓寬電路輸入端的脈沖電平消失時，所述二極管截止，所述電容通過第二電阻放電，所述脈沖拓寬電路輸出端的脈沖電平持續(xù)時間隨電容的放電過程而延長。

優(yōu)選地，所述脈沖拓寬電路和adc單元之間串接有采樣保持電路，執(zhí)行所述步驟s3之前，利用所述采樣保持電路先將脈沖拓寬電路輸出的脈沖信號在脈寬范圍內(nèi)保持于電平值，之后傳輸至adc單元。

優(yōu)選地，所述采樣保持電路包括有型號為ad684的采樣保持器，所述adc單元是采樣頻率為1khz的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述信號處理單元包括有單片機及其外圍電路。

本發(fā)明公開的基于低速adc的脈沖信號采集裝置，其工作過程中，當脈沖拓寬電路的輸入端接入脈沖信號時，藉由該脈沖拓寬電路將脈沖信號中的脈沖電平拓寬，再利用adc單元對拓寬后的脈沖信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，之后將數(shù)字信號傳輸至信號處理單元，本發(fā)明利用脈沖拓寬電路對窄脈沖信號進行拓寬之后，延長了脈沖電平的持續(xù)時間，基于該特性，僅利用低速adc即可實現(xiàn)對脈沖信號的采集和轉(zhuǎn)換，使得adc單元可以選用低速adc轉(zhuǎn)換器，無需價格較高的高速adc，同時，拓寬后的脈沖電平將會覆蓋一些無用的尖峰信號，相比現(xiàn)有技術中采用高速adc的電路而言，本發(fā)明大大減少了無用信號，提高了后期信號處理過程中的準確性和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明脈沖信號采集裝置的電路圖。

圖2為脈沖拓寬電路輸入側(cè)和輸出側(cè)的信號波形圖。

圖3為采樣保持電路輸入側(cè)和輸出側(cè)的信號波形圖。

圖4為本發(fā)明脈沖信號采集裝置中各結(jié)點處的信號時序圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作更加詳細的描述。

本發(fā)明公開了一種基于低速adc的脈沖信號采集裝置，如圖1所示，其包括有一脈沖拓寬電路1、一adc單元2及一信號處理單元3，其中：

所述脈沖拓寬電路1的輸入端用于接入脈沖信號，所述脈沖拓寬電路1用于將脈沖信號中的脈沖電平拓寬；

所述adc單元2用于對拓寬后的脈沖信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；

所述信號處理單元3連接于adc單元2的輸出端，所述信號處理單元3用于接收adc單元2輸出的數(shù)字信號。

上述裝置在工作過程中，當脈沖拓寬電路1的輸入端接入脈沖信號時，藉由該脈沖拓寬電路1將脈沖信號中的脈沖電平拓寬，再利用adc單元2對拓寬后的脈沖信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，之后將數(shù)字信號傳輸至信號處理單元3，本發(fā)明利用脈沖拓寬電路1對窄脈沖信號進行拓寬之后，延長了脈沖電平的持續(xù)時間，基于該特性，僅利用低速adc即可實現(xiàn)對脈沖信號的采集和轉(zhuǎn)換，使得adc單元2可以選用低速adc轉(zhuǎn)換器，無需價格較高的高速adc，同時，拓寬后的脈沖電平將會覆蓋一些無用的尖峰信號，相比現(xiàn)有技術中采用高速adc的電路而言，本發(fā)明大大減少了無用信號，提高了后期信號處理過程中的準確性和可靠性。

本發(fā)明脈沖信號采集裝置可以用于采集閃爍氙燈或其他短脈沖光源發(fā)出的ns級脈沖信號，具有較大的動態(tài)范圍和較高的采集精度，該脈沖信號采集裝置與閃爍氙燈高度協(xié)調(diào)，采集過程中，閃爍氙燈曝光與信號采集同步進行?；诘退賏dc的采集電路，通過將氙燈窄脈沖信號進行拓寬之后，對峰值信號進行采集，大大簡化了采集電路，有效降低了研發(fā)成本，降低信號處理的復雜性，在針對閃爍氙燈或同類光源窄脈沖信號采集上具有更大的優(yōu)越性。

本實施例中，所述脈沖拓寬電路1包括有第一電阻r1、第二電阻r2、二極管d和電容c，所述第一電阻r1的前端和第二電阻r2的前端相互連接后作為脈沖拓寬電路1的輸入端，所述第一電阻r1的后端連接于二極管d的陽極，所述二極管d的陰極、第二電阻r2的后端和電容c的前端相互連接后作為脈沖拓寬電路1的輸出端，所述電容c的后端接地，所述第一電阻r1的阻值小于第二電阻r2的阻值。

上述脈沖拓寬電路1的工作原理為：第二電阻r2和電容c構成rc電路，當所述脈沖拓寬電路1的輸入端接入脈沖電平時，所述二極管d導通使得電容c充電，同時所述脈沖拓寬電路1的輸出端隨之產(chǎn)生脈沖電平，當所述脈沖拓寬電路1輸入端的脈沖電平消失時，所述二極管d截止，所述電容c通過第二電阻r2放電，所述脈沖拓寬電路1輸出端的脈沖電平持續(xù)時間隨電容c的放電過程而延長，直至脈沖拓寬電路1輸入端的脈沖電平再次到來。

請參照圖2，實線為脈沖電平拓寬前的波形，虛線為脈沖電平拓寬后的波形，實際應用中，所述第一電阻r1的阻值遠小于第二電阻r2的阻值，用以延長電容c的放電時長，此外，通過設置第一電阻r1和第二電阻r2的阻值，可以適當調(diào)節(jié)電容c的放電時長。

作為一種優(yōu)選方式，本實施例還包括有串接于脈沖拓寬電路1和adc單元2之間的采樣保持電路4，所述采樣保持電路4用于將脈沖拓寬電路1輸出的脈沖信號在脈寬范圍內(nèi)保持于電平值，之后傳輸至adc單元2。進一步地，所述采樣保持電路4包括有型號為ad684的采樣保持器。本實施例中的采樣保持電路4是基于sha芯片ad684搭建的電路，請參照圖3，虛線為脈沖電平拓寬后的波形，實線為經(jīng)過采樣保持電路4穩(wěn)定、保持后的波形，根據(jù)前后波形可以看出，采樣保持電路4能夠?qū)⑼貙捄蟮拿}沖信號在其脈寬范圍內(nèi)保持在峰值附近，從而降低adc采集難度。

本實施例中，所述adc單元2是采樣頻率為1khz的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其中，adc單元2的采樣頻率為1khz，屬于低速adc，其與閃爍氙燈1khz的曝光頻率相近，能夠穩(wěn)定、高效地對采樣保持電路4輸出的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

關于信號處理部分，所述信號處理單元3包括有單片機及其外圍電路。該信號處理單元3是以單片機為核心的控制、處理單元，實際應用中，該信號處理單元3可以用于調(diào)控閃爍氙燈激發(fā)信號、采樣保持電路采集信號和補償adc采集的結(jié)果。

為了更好地描述本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明還公開一種基于低速adc的脈沖信號采集方法，該方法基于一裝置實現(xiàn)，所述裝置包括有一脈沖拓寬電路1、一adc單元2及一信號處理單元3，所述方法包括：

步驟s1，為脈沖拓寬電路1的輸入端接入脈沖信號；

步驟s2，所述脈沖拓寬電路1將脈沖信號中的脈沖電平拓寬；

步驟s3，所述adc單元2對拓寬后的脈沖信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；

步驟s4，所述adc單元2將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號傳輸至信號處理單元3。

關于脈沖電平拓寬過程，所述脈沖拓寬電路1包括有第一電阻r1、第二電阻r2、二極管d和電容c，所述第一電阻r1的前端和第二電阻r2的前端相互連接后作為脈沖拓寬電路1的輸入端，所述第一電阻r1的后端連接于二極管d的陽極，所述二極管d的陰極、第二電阻r2的后端和電容c的前端相互連接后作為脈沖拓寬電路1的輸出端，所述電容c的后端接地，所述第一電阻r1的阻值小于第二電阻r2的阻值；

所述步驟s2中，當所述脈沖拓寬電路1的輸入端接入脈沖電平時，所述二極管d導通以令電容c充電，同時脈沖拓寬電路1的輸出端產(chǎn)生脈沖電平，當所述脈沖拓寬電路1輸入端的脈沖電平消失時，所述二極管d截止，所述電容c通過第二電阻r2放電，所述脈沖拓寬電路1輸出端的脈沖電平持續(xù)時間隨電容c的放電過程而延長。

本實施例中，所述脈沖拓寬電路1和adc單元2之間串接有采樣保持電路4，執(zhí)行所述步驟s3之前，利用所述采樣保持電路4先將脈沖拓寬電路1輸出的脈沖信號在脈寬范圍內(nèi)保持于電平值，之后傳輸至adc單元2。

利用上述方法進行閃爍氙燈信號采集時，請參照圖4，由信號處理單元向閃爍氙燈輸出氙燈激發(fā)信號，閃爍氙燈接收到氙燈激發(fā)信號后，氙燈曝光，之后利用預設的探測器采集氙燈脈沖信號，將信號輸入至脈沖拓寬電路將脈沖信號拓寬，拓寬后的脈沖信號輸入至采樣保持電路，利用采樣保持電路將脈沖信號維持在峰值，以供低速adc采集，當adc單元采集完成后，將結(jié)果存儲至信號處理單元，信號處理單元對該結(jié)果進行補償后，得到閃爍氙燈曝光光強值，達到運用低速adc采集閃爍氙燈窄脈沖的目的。測試過程為：采集脈寬為1us的閃爍氙燈激發(fā)熒光樣品的熒光信號，改變熒光樣品濃度，測試不同熒光強度下采集結(jié)果，驗證本裝置采集的線性度大于0.9998。

本發(fā)明公開的基于低速adc的脈沖信號采集裝置和采集方法，可實現(xiàn)對閃爍氙燈脈沖信號的采集，具有較高的精度，不僅能降低采集電路對adc的要求，還能夠精簡采集系統(tǒng)和減少設計成本。

以上所述只是本發(fā)明較佳的實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的技術范圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進等，均應包含在本發(fā)明所保護的范圍內(nèi)。