[发明专利]具有补偿光源的光电子测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及包括至少两个发送光源、补偿光源、用于接收由发送光源和补偿光源辐射的光并且用于将接收的光信号转化为电接收信号的接收器以及操控和分析单元。通过产生用于操控补偿光源的补偿操控信号实现外来光补偿，使得为了识别物体而执行的对光在物体上的反射的变化的测量也可以与外来光无关地进行。

背景技术

具有外来光补偿的光学测量装置例如由EP 0 706 648 B1已知，其描述了用于探测在物体上的反射的变化的光学系统。在该系统中，在外来光占优势的情况下可以测量，而外来光或环境光的变化对于测量值不具有影响。这样的系统以雨刷传感器为例子被描述，其中击在挡风玻璃上的雨滴被识别。借助这种系统也可以实现用于评估光学耦合的其他光学测量装置。对此的例子是反射光势垒或透射光势垒。

这样的测量装置包括两个测量段，它们分别由发送光源和共同的接收器构成。两个首先对应的发送光源之一下面也被称为补偿光源。每个测量段均具有光学耦合，其从接收的与辐射出的能量的比例得到。在两个光源发送出辐射、尤其是在可见或不可见范围中的光期间，接收器探测经两个测量段耦合的光或辐射，其由物体或其他表面反射或由在测量段中的相应介质透射。通过比较两个测量段，可以获得测量信号，该测量信号与环境光的影响无关并且进一步地是作用在接收器上的干扰参量。

具有其两个发送光源和接收器的测量装置被其操控和分析单元这样运行，使得发送光源以共同时钟发生器的频率交替地发送出光。两个发送光源的由此调制的光分量于是通过相应测量段的耦合系数加权地被包含在接收信号中。分析单元重新与时钟发生器同步地将该接收信号解调成两个分配给测量段的信号分量。两个信号分量的差现在借助补偿测量方法被补偿为零，其方式是发送光源的操控信号在其幅度方面被调节。在被补偿、也即被调节的状态中，接收的辐射量对于两个测量段是相同的并且时钟同步的交变分量因此是零。两个发送光源的操控信号的比例构成了测量装置的实际上的有用信号。

在现有技术中已知的是，在多个测量段的情况下、也即当需要明显多于两个的测量段时，对于每个测量段安装另一发送光源。在此，测量装置以顺序的多路复用运行被分析，以便相继地总是互相调节正好两个测量段。但是随着所需测量段的数量上升，该方法导致长的处理循环和由此导致迟钝的测量系统。

具有类似调节的在EP 0 706 648 B1中所描述的系统在EP 1 671 160 B1中被进一步发展并且适配于数字系统，以便获得简化的技术实现和同时实现高的敏感度。

在DE 103 00 223 B3中，除了发送光源外还使用补偿光源。仅仅调节补偿光源，而相应地使用的发送光源保持未调节以监控光学测量段或者以明显简化的装置被操控。

发明内容

由已知的现有技术得到该问题：在具有大量光学测量段的测量装置中不可能实现同时的测量。本发明的任务因此是提供一种光学测量装置，该光学测量装置在高的灵敏度情况下实现多个测量段的同时分析并且尽管如此还是尽可能低成本的并且高效地工作。

本任务用具有权利要求1的特征的光电子测量装置以及用具有权利要求10的特征的方法来解决。

本发明的光电子测量装置包括至少两个以时钟控制的方式（getaktet）按相位地发送出光的发送光源、同样发射光的补偿光源、具有接收器的接收单元、至少两个分析单元、至少两个分别包括发送光源、分析单元和时钟发生器的测量段和操控单元。

光电子测量装置也即具有至少三个光源，其中补偿光源是具有至接收器的匹配的光学耦合的光源并且与其他光源无关地被操控。在补偿光源和接收器之间构成的光学路径大多不用于识别对象。为此使用分别在其余至少两个发送光源之一和接收器之间构成的光学路径。

接收器用于接收由发送光源和由补偿光源所辐射的光。从接收的光信号中在接收器中产生电接收信号，该电接收信号与所有发送光源的光信号成比例。尤其是，其交变光分量被接收。光源的所发送的光可以是可见光或者不可见光，例如红外光，或在不可见频率范围中的电磁辐射，也例如雷达辐射。该接收器于是必须仅仅匹配于光源或其辐射。

此外，接收元件接收来自环境的光，其可以是自然的环境光和/或人工的（人造的）外来光或人工环境光。通过合适的过滤器，该信号被限制到由发送光源使用的频带宽度。该信号在合适的放大之后在接收器的输出端上作为接收信号被提供。至少两个分析单元从接收信号中分别产生用于相应的发送光源和优选共同使用的补偿光源的操控信号。