一种光传感信号处理方法及系统与流程

本技术涉及信号检测，特别是涉及一种光传感信号处理方法及系统。

背景技术：

1、在以光学原理为基础进行分析仪器的设计中，通常利用物质吸光性的原理进行仪器仪表的设计，即通过激发光源并使激光源发出的光通过混有待测物质的光路中，同时检测、对比在有检测物质和无检测物质时的光强变化，从而判断出检测物质的含量或浓度。

2、然而，在实际应用过程中，由于光路中的光强通常为微弱信号，随着检测精度的提高，对其检测信号的信噪比也提出了更高的要求。因此，需要一种高信噪比微弱信号的检测方法来满足需求。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种光传感信号处理方法及系统，用于解决现有技术中存在的技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种光传感信号处理方法，所述方法包括以下步骤：

3、获取一光源，并对所述光源进行正弦波驱动，得到对应的正弦波信号；

4、将所述光源产生的正弦波信号照射装有载体物质的光路，并接收完成光路照射后的光强信号；

5、将接收到的光强信号与所述光源产生的正弦波信号进行运算，并记录信号运算结果；其中，所述运算包括：相乘运算和/或求和运算；

6、在预设正弦波相位范围内对所述正弦波进行相位调整，并对相位调整后的光强信号与相位调整后的正弦波信号进行运算，记录信号运算结果；以及从记录的所有信号运算结果中筛选出最大信号运算结果，并根据最大信号运算结果所对应的相位来驱动所述光源产生正弦波信号。

7、可选地，根据最大信号运算结果所对应的相位来驱动所述光源产生正弦波信号后，所述方法还包括：

8、获取预先设定的时间周期，并基于所述时间周期继续对所述正弦波进行相位调整，以及对相位调整后的光强信号与相位调整后的正弦波信号进行运算，记录信号运算结果；

9、从记录的所有信号运算结果中筛选出最大信号运算结果，并根据最大信号运算结果所对应的相位来驱动所述光源产生正弦波信号。

10、可选地，对所述光源进行正弦波驱动的过程包括：

11、获取预先确定或实时确定的正弦波d，记为d＝sin(2π*f*t)，式中，f为驱动信号频率，t为时间序列；

12、基于正弦波d＝sin(2π*f*t)对所述光源进行，生成对应的正弦波信号。

13、可选地，在接收完成光路照射后的光强信号时，所述方法包括：

14、通过光电探测器接收完成光路照射后的光强信号，并记为li；其中，i∈[0,n]，n为数据记录长度；

15、对接收到的光强信号进行滤波，获取滤波后的数据，有：l'i＝a0li+a1li+1+a2li+2+a3li+3；其中，a0，a1，a2，a3为滤波系数。

16、可选地，将接收到的光强信号与所述光源产生的正弦波信号进行运算，并记录信号运算结果的过程包括：

17、获取所述光源在正弦波驱动下生成的锁相放大参考信号其中，f表示与驱动信号相同的频率，为相位参数；

18、按照预设信号采样时间间隔对所述锁相放大参考信号进行离散化，得到离散化后的参考信号i∈[0,n]，δt为信号采样时间间隔；

19、将滤波后的光强信号与离散化后的参考信号进行相乘运算、求和运算，得到信号运算结果：

20、可选地，在预设正弦波相位范围内对所述正弦波进行相位调整，并对相位调整后的光强信号与相位调整后的正弦波信号进行运算，记录信号运算结果；以及从记录的所有信号运算结果中筛选出最大信号运算结果，并根据最大信号运算结果所对应的相位来驱动所述光源产生正弦波信号的过程包括：

21、获取预先设定的正弦波相位范围以及单次相位调整值，并基于单次相位调整值对锁相放大参考信号进行相位调整，并将调整后的相位记为j∈[1,720]；

22、对相位调整后的光强信号与相位调整后的正弦波信号进行运算，并将信号运算结果记为sj；

23、从记录的所有信号运算结果中筛选出最大信号运算结果，记为sm；以及将最大信号运算结果sm所对应的相位记为

24、令并获取此时的锁相放大参考信号。

25、本技术还提供一种光传感信号处理系统，所述系统包括有：

26、光源模块，用于获取一光源；

27、第一信号产生模块，用于对所述光源进行正弦波驱动，得到对应的正弦波信号；

28、光路模块，用于将所述光源产生的正弦波信号照射装有载体物质的光路，并接收完成光路照射后的光强信号；

29、信号运算模块，用于将接收到的光强信号与所述光源产生的正弦波信号进行运算，并记录信号运算结果；其中，所述运算包括：相乘运算和/或求和运算；

30、相位调整模块，用于在预设正弦波相位范围内对所述正弦波进行相位调整，并对相位调整后的光强信号与相位调整后的正弦波信号进行运算，记录信号运算结果；

31、信号筛选模块，用于从记录的所有信号运算结果中筛选出最大信号运算结果；

32、第二信号产生模块，用于根据最大信号运算结果所对应的相位来驱动所述光源产生正弦波信号。

33、可选地，所述第一信号产生模块对所述光源进行正弦波驱动的过程包括：

34、获取预先确定或实时确定的正弦波d，记为d＝sin(2π*f*t)，式中，f为驱动信号频率，t为时间序列；

35、基于正弦波d＝sin(2π*f*t)对所述光源进行，生成对应的正弦波信号；

36、在接收完成光路照射后的光强信号时，所述光路模块包括：

37、通过光电探测器接收完成光路照射后的光强信号，并记为li；其中，i∈[0,n]，n为数据记录长度；

38、对接收到的光强信号进行滤波，获取滤波后的数据，有：l'i＝a0li+a1li+1+a2li+2+a3li+3；其中，a0，a1，a2，a3为滤波系数。

39、可选地，所述信号运算模块将接收到的光强信号与所述光源产生的正弦波信号进行运算，并记录信号运算结果的过程包括：

40、获取所述光源在正弦波驱动下生成的锁相放大参考信号其中，f表示与驱动信号相同的频率，为相位参数；

41、按照预设信号采样时间间隔对所述锁相放大参考信号进行离散化，得到离散化后的参考信号i∈[0,n]，δt为信号采样时间间隔；

42、将滤波后的光强信号与离散化后的参考信号进行相乘运算、求和运算，得到信号运算结果：

43、可选地，所述相位调整模块在预设正弦波相位范围内对所述正弦波进行相位调整，并对相位调整后的光强信号与相位调整后的正弦波信号进行运算，记录信号运算结果；以及所述信号筛选模块从记录的所有信号运算结果中筛选出最大信号运算结果；以及所述第二信号产生模块根据最大信号运算结果所对应的相位来驱动所述光源产生正弦波信号的过程包括：

44、获取预先设定的正弦波相位范围以及单次相位调整值，并基于单次相位调整值对锁相放大参考信号进行相位调整，并将调整后的相位记为j∈[1,720]；

45、对相位调整后的光强信号与相位调整后的正弦波信号进行运算，并将信号运算结果记为sj；

46、从记录的所有信号运算结果中筛选出最大信号运算结果，记为sm；以及将最大信号运算结果sm所对应的相位记为

47、令并获取此时的锁相放大参考信号。

48、如上所述，本技术提供一种光传感信号处理方法及系统，具有以下有益效果：本技术首先对获取的光源进行正弦波驱动，得到对应的正弦波信号；然后将光源产生的正弦波信号照射装有载体物质的光路，并接收完成光路照射后的光强信号；再将接收到的光强信号与光源产生的正弦波信号进行运算，并记录信号运算结果；其中，运算包括：相乘运算和/或求和运算；再在预设正弦波相位范围内对正弦波进行相位调整，并对相位调整后的光强信号与相位调整后的正弦波信号进行运算，记录信号运算结果；以及从记录的所有信号运算结果中筛选出最大信号运算结果，并根据最大信号运算结果所对应的相位来驱动光源产生正弦波信号。由此可知，本技术通过将光路中的光源激发信号设为正弦波驱动，同时通过光电探测器接收经过光路的光强信号，并将接收到的光强信号与光源触发信号同频的正弦波信号进行相乘和累加运算，同时不断调整正弦波信号的相位，使其运算值保持最大，从而达到锁相放大及自适应调整的效果。通过本技术记载的光传感信号处理方式，可以在基于光学原理的分析仪器仪表的设计中，对噪声较高且信噪比较低的微弱光信号进行检测，不仅提高了信号检测的质量，而且还可以为后续设计和分析奠定基础。