三合一體光電耦合器的製作方法

2023-04-26 03:28:01

專利名稱：三合一體光電耦合器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於檢測雷射脈衝測距儀的檢測裝置，具體地說是檢測裝置中的光電耦合器。
目前雷射脈衝測距裝置的性能檢測，是將被檢裝置拆開，加入脈衝發生器探頭，連上後再將被檢儀器和檢測裝置一起拿到野外，根據選定的實物進行測試。所檢測的指標一般也僅有測距精度、多目標分辨能力等。這種傳統檢測裝置的檢測方法是一種由電信號到電信號的開架式檢測，檢測裝置的檢測背景誤差一般為±5-10米。在國際會議論文集《IEEEAUTOTESTCON》1983年的「Automated Testing of A Laser Ranger文中，介紹了一種在實驗室條件下使用的雷射器自動測試裝置。該裝置由模擬雷射發射器、計數器、放大器、探測器、精密延時器和計算機連接組成，該裝置不能對實際的雷射脈衝測距裝置進行檢測，只能進行一些實驗室的雷射模擬測試和理論分析等。
本發明的目的就是提供一種在雷射測距儀的檢測裝置上使用的三合一體光電耦合器，通過該光電耦含器的使用，可使檢測裝置對雷射測距儀的多項指標進行非接觸不解體無損檢測。
本發明的目的是這樣實現的光電耦合器由同步脈衝發生器和能量檢測器、可預置精密延時器、窄脈衝驅動信號發生器、光脈衝發生發射系統和光學衰減器依次相接，在窄脈衝驅動信號發生器上還接有可預置脈衝幅度控制器，可與計算機相接的數據指令接口分接可預置精密延時器和可預置脈衝幅度控制器。
本發明還可以這樣實現在上述的光電耦合器中還包括有採樣保持器，該採樣保持器與同步脈衝發生器和能量檢測器相接，並與數據指令接口相接。
本發明利用半導體發光器件作為目標模擬光源，通過接收被測儀器發射的雷射來獲取仿真測試的測距脈衝同步信號，以此信號啟動模擬目標回波脈衝的延時過程，並依據控制主機預置的延時參數控制回送給被測儀器的模擬回波(光)脈衝的強度，從而達到模擬仿真測距的目的。本發明利用單次工作過程中發射多個模擬目標回波的方法來完成多目標選通和距離解析度等指標的測試。
本發明的技術要點就在於，將現有技術的雷射能量檢測、脈衝同步信號的提取以及目標回波信號的仿真回送這三者結合為一體，形成一種具有電路、光路和機械結構的光電探頭。將該光電探頭與控制主機相接，即可構成一個完整的雷射脈衝測距儀的檢測裝置。由於本發明的研製成功，實現了雷射脈衝測距儀的光接口無損傷仿真檢測。
下面結合附圖對本發明做進一步詳述。


圖1是本發明的結構框圖，其中主虛線框為本三合一體光電耦合器，結合左上角相接的虛線框，即為檢測裝置，右下角分離的小虛線框為被測雷射脈衝測距儀。
在圖1的主虛線框中，同步脈衝發生器和能量檢測器1、可預置精密延時器3、窄脈衝驅動信號發生器5、光脈衝發生發射系統6和光學衰減器7依次相接，在窄脈衝驅動信號發生器5上還接有可預置脈衝幅度控制器4，用以控制可預置精密延時器3向窄脈衝驅動信號發生器5輸出的脈衝幅度。數據指令接口8分接可預置精密延時器3和可預置脈衝幅度控制器4。在連接控制主機9之後，即可由計算機預置測試所需數據(即脈衝數和精密衰減度等)。採樣保持器2也與同步脈衝發生器和能量檢測器1相接，並可通過數據指令接口8與控制主機9進行數據交換和信息傳遞。被測儀器的雷射發射光學系統10和雷射接收光學系統11分別與同步脈衝發生器和能量檢測器1以及光學衰減器7相接。
本發明中的同步脈衝發生器和雷射能量檢測器1是一個將光脈衝轉換成電脈衝的光電轉換器，其響應速度應為納秒級，能量檢測在0-50毫焦爾。可預置脈衝幅度控制器4為一D/A轉換電路， 通過控制可預置精密延時器3向窄脈衝驅動信號發生器5輸出的脈衝幅度的大小，實現對後續光脈衝的精調。窄脈衝驅動信號發生器5產生10納秒的脈衝寬度。光脈衝發生發射系統6是一個將電脈衝轉換成光脈衝的電光轉換器，即接收電脈衝後，先發出光脈衝，再利用光學物鏡準直一下，發出平行光脈衝。光學衰減器7是由光學衰減片組成，對光脈衝進行粗調，以補充電驅動幅度調節範圍的不足。數據指令接口8是一個A/D轉換器和數位訊號接口的結合。
本發明中的電路結構均可採用已知的常規電路搭接，本發明中的光學系統也均可由已知的光學元器件組成。只有同步脈衝發生器和能量檢測器1與光學衰減器7是製成為距離可調、內部是軟連接、可360°旋轉的結構形式，以適於對各種雷射脈衝測距儀的檢測。
本發明的構成原理是，被測儀器的雷射發射光學系統10發射的雷射脈衝被本光電耦合器中的同步脈衝發生器和雷射能量檢測器1所接收，並轉換成兩種特徵不同的電信號。一路電信號響應速度快，作為光同步脈衝，被送往可預置精密延時器3；另一路電信號的電脈衝輸出幅度與接收到的光脈衝線性度好，送往採樣保持器2，在被採樣保持器2展寬後，經數據指令接口8送到控制主機9，即可得出被測儀器發射雷射的能量數據。
可預置精密延時器3被送入的雷射同步脈衝信號啟動，開始計數延時，當達到控制主機根據檢測項目而預先設置在延時器3內的延時時間後，按照控制主機9的指令，向窄脈衝驅動信號發生器5輸出一個、三個或連續的脈衝控制信號。窄脈衝驅動信號發生器5受控向光脈衝發生發射系統6中的半導體發光器件輸出驅動脈衝，使其發射指定特徵的光脈衝。此光脈衝經本發射系統6內部的光學物鏡準直後以平行光束射出，成為模仿由控制主機9設定的指定距離處返回的目標回波信號。為提高模擬精度，光脈衝發生發射系統6發射的光脈衝的光波長應與被測儀器所用的雷射波長一致，一般為1.06微米，脈寬小於50納秒。
被檢測儀器中的接收系統11將本三合一體光電耦合器發出的仿真目標回波信號接收後，即可顯示相應的數據。將此數據與控制主機9標定的標準數據進行比較，即可檢測出被檢儀器相關性能指標的優劣。
通過控制主機9預先設置的延時時間以及單次仿真檢測產生的脈衝個數(即向窄脈衝驅動信號發生器5輸出的脈衝控制信號個數)，可檢測出被測儀器的測距精度、選通裝定精度及盲區範圍等指標。通過控制主機9向脈衝幅度控制器4預先設置的幅度數據，並結合被測儀器發射雷射脈衝時採樣保持器2和數據指令接口8測取的發射功率值，就可檢測出被檢儀器的發射能量、接收靈敏度等指標。
本發明實質上是一種由光到電、再由電到光的全新檢測方式，改變了由電到電的傳統檢測方式。由此才可實現檢測裝置對被測儀器的非接觸、不解體、無損檢測。帶有本發明的檢測裝置較傳統檢測裝置體積和重量均大為減小，而且在室內和野外均可使用，且不受天氣條件的限制。檢測背景誤差達到±3米，檢測精度明顯提高。另外，本發明的發射、接收軸距和方位可調，通用性好，適應檢測對象範圍寬；發射的模擬雷射功率程控穩定可調，光譜逼真，並可模擬中遠近各種回波脈衝，對全測程精度進行檢測。由於可同機實現雷射能量檢測、脈衝同步信號提取和目標回波信號的仿真回送，因此可對被測儀器的發射能量、接收靈敏度、盲區、選通裝定精度、多目標分辨能力、測距精度以及最大測距能力等多項指標進行檢測，進而為綜合評價被測儀器，提供了快捷、有效、準確的分析數據。
權利要求
1.一種三合一體光電耦合器，其特徵在於光電耦合器由同步脈衝發生器和能量檢測器(1)、可預置精密延時器(3)、窄脈衝驅動信號發生器(5)、光脈衝發生發射系統(6)和光學衰減器(7)依次相接構成，在窄脈衝驅動信號發生器(5)上還接有可預置脈衝幅度控制器(4)，可與計算機相接的數據指令接口(8)分接可預置精密延時器(3)和可預置脈衝幅度控制器(4)。
2.根據權利要求1所述的三合一體光電耦合器，其特徵在於該光電耦合器還包括有採樣保持器(2)，採樣保持器(2)與同步脈衝發生器和能量檢測器(1)相接，並與數據指令接口(8)相接。
全文摘要
本發明是一種在雷射脈衝測距儀的檢測裝置中使用的光電耦合器,包括有同步脈衝發生器和能量檢測器,可預置精密延時器,可預置脈衝幅度控制器,窄脈衝驅動信號發生器,光脈衝發生發射系統和光學衰減器。本發明集雷射能量檢測、脈衝同步信號提取、目標回波信號仿真回送於一體,由此可使檢測裝置實現對各種雷射測距儀的多項性能指標的非接觸不解體無損檢測。
文檔編號G01J1/42GK1367375SQ0110226
公開日2002年9月4日 申請日期2001年1月20日 優先權日2001年1月20日
發明者陳志斌, 馮龍玲 申請人:中國人民解放軍總裝備部軍械技術研究所