CN113252965B - 探测电路、装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种探测电路、装置及方法，包括：输入单元、开关切换单元、电压检测单元；输入单元适于输出特定形式的电信号，所述特定形式的电信号的一个周期由包含脉冲信号和直流信号的第一时段，及仅包含直流信号第二时段组成；开关切换单元与输入单元的输出端连接，开关切换单元适于将特定形式的电信号保持一路输出，以及，按照第一时段和第二时段的时长分两路交错输出；电压检测单元与开关切换单元的输出端连接，电压检测单元适于检测所述特定形式的电信号保持一路输出时的电压，以及分两路交错输出时第二时段的电压。该探测电路不仅能够对混杂脉冲信号和直流信号的输入源的直流占比进行探测，而且成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及脉冲激光器领域，尤其涉及一种探测电路、装置及方法。
背景技术
用于测距的脉冲激光器输出的激光能量中可以分为脉冲信号能量和直流能量，但只有脉冲信号能量是用来测距使用，而直流能量不但会削弱脉冲成分能量，还会干扰系统进行近距离的障碍物探测。直流能量一般由激光驱动电路和激光信号放大系统产生，驱动电路中的直流能量由驱动激光的直流偏置电流产生，激光信号放大系统中的直流能量由光路放大系统产生的额外ASE激光器信号产生。这两种直流能量在激光系统中不可避免，成为影响激光性能的重要干扰因素。如何能够准确的探测到直流能量的占比是设计测距脉冲激光系统不可或缺的工具，只有有效的监测到直流成分占比，才能方便的进行系统优化设计，和对激光性能进行管控。
目前激光直流能量的探测手段大多采用示波器和光学频谱分析仪两种设备。示波器捕捉的是时域信号，可以将整个激光脉冲的波形捕捉，只要读取脉冲信号底部的直流能量，就可计算直流成分占比，但由于示波器的架构，不仅高速示波器的价格昂贵，而且内部的高速AD采集分辨率较低，只能用来探测具有较大直流成分的激光脉冲，而一般脉冲激光器的峰值功率可以达到千瓦，按照峰值功率2kW，100KHz的重频，5ns的脉宽的激光系统为例，按5%的直流能量计算对应的脉冲底部的直流成分激光功率应该为53mW左右，峰值功率和直流成分激光功率比达到38000多，远远超出了示波器的探测范围。光学频谱分析仪虽然能量探测精度高，但它只能探测激光信号中的ASE成分能量占比，无法识别激光脉冲信号对应的波长中的直流成分占比，同时光学频谱分析仪的价格比较昂贵。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种探测电路、装置及方法，旨在解决背景技术中所提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种探测电路，包括：输入单元、开关切换单元、电压检测单元；
所述输入单元适于输出特定形式的电信号，所述特定形式的电信号的一个周期由包含脉冲信号和直流信号的第一时段，及仅包含直流信号的第二时段组成；
所述开关切换单元与所述输入单元的输出端连接，所述开关切换单元适于将所述特定形式的电信号保持一路输出，以及，按照所述第一时段和所述第二时段的时长分两路交错输出；
所述电压检测单元与所述开关切换单元的输出端连接，所述电压检测单元适于检测所述特定形式的电信号保持一路输出时的电压，以及，分两路交错输出时第二时段的电压。
可选地，所述开关切换单元包括第一单刀双掷开关，所述电压检测单元包括第一并联RC电路及第一电压表；
所述输入单元的输出端连接所述第一单刀双掷开关的公共端，所述第一单刀双掷开关的第一不动端接地；
所述第一并联RC电路的第一端连接所述第一单刀双掷开关的第二不动端，所述第一并联RC电路的第二端接地；
所述第一电压表的检测端连接所述第一单刀双掷开关的第二不动端。
可选地，该探测电路还包括第二并联RC电路，所述第二并联RC电路的第一端连接所述第一单刀双掷开关的第一不动端，所述第二并联RC电路的第二端接地。
可选地，所述开关切换单元包括第二单刀双掷开关和第三单刀双掷开关，所述电压检测单元包括第三并联RC电路、第四并联RC电路、第四单刀双掷开关以及第二电压表；
其中，所述第三单刀双掷开关的公共端连接所述输入单元的输出端，所述第三单刀双掷开关的第二不动端连接所述第二单刀双掷开关的公共端，所述第四单刀双掷开关的公共端连接所述第二电压表的检测端，所述第四单刀双掷开关的第一不动端连接所述第三单刀双掷开关的第一不动端，所述第四单刀双掷开关的第二不动端连接所述第二单刀双掷开关的第二不动端，所述第三并联RC电路的第一端连接所述第二单刀双掷开关的第二不动端，所述第三并联RC电路的第二端接地，所述第四并联RC电路的第一端连接所述第四单刀双掷开关的第一不动端，所述第四并联RC电路的第二端接地。
可选地，该探测电路还包括第五并联RC电路，所述第五并联RC电路的第一端连接所述第二单刀双掷开关的第一不动端，所述第五并联RC电路的第二端接地。
可选地，该探测电路还包括控制单元，所述控制单元具有多个控制信号输出端，所述控制单元的控制信号输出端与所述输入单元的输入端连接，以及
所述控制单元的控制信号输出端与所述开关切换单元连接，以控制所述开关切换单元的闭合方式。
可选地，该探测电路用于脉冲激光器直流能量占比探测，所述输入单元包括光电二极管，所述光电二极管的输入端连接待探测脉冲激光器的输出端，所述光电二极管的输出端连接所述开关切换单元的输入端，所述光电二极管用于将所述待探测脉冲激光器发射的脉冲光信号转换为脉冲电信号，所述脉冲电信号的一个周期由包含脉冲信号和直流信号的第一时段，及仅包含直流信号的第二时段组成。
可选地，所述输入单元还包括光衰减器，所述光衰减器的输入端连接所述待探测脉冲激光器的输出端，所述光衰减器的输出端连接所述光电二极管的输入端。
本发明还提出一种探测装置，所述探测装置适于执行第一探测操作和第二探测操作，所述探测装置包括：
上述所述的探测电路；
控制模块，适于在所述第一探测操作中，仅闭合所述开关切换单元中的一路，使所述电压检测单元检测所述输入单元输出的特定形式的电信号的输出电压；以及，
适于在所述第二探测操作中，按照第一时段和第二时段的时长交错闭合所述开关切换单元，使所述电压检测单元仅检测所述输入单元输出的特定形式的电信号的第二时段的输出电压；
计算模块，适于根据所述输入单元输出的特定形式的电信号的输出电压和仅在第二时段的输出电压，以及所述电压检测单元中电流转电压的网络参数，计算所述输入单元输入端输入的信号源的直流能量占比。
可选地，该探测装置还包括显示模块，所述显示模块与所述计算模块连接，所述显示模块适于对所述计算模块的计算结果进行显示。
本发明还提出一种利用上述探测电路的探测方法，包括：执行第一探测操作和第二探测操作；
所述第一探测操作包括：仅闭合所述开关切换单元中的一路，使所述电压检测单元检测所述输入单元输出的特定形式的电信号的输出电压；
所述第二探测操作包括：按照第一时段和第二时段的时长交错闭合所述开关切换单元，使所述电压检测单元仅检测所述输入单元输出的特定形式的电信号在第二时段的输出电压。
可选地，该探测方法包括：
根据所述第一探测操作检测到的输出电压及电压检测单元的电流转电压网络参数，得到所述输入单元输入端输入的信号源总电流；
基于所述总电流，以及所述输入单元输入端输入的信号源的光电转化系数，得到所述输入单元输入端输入的信号源的总输出功率；
根据所述第二探测操作检测到的输出电压及电压检测单元的电流转电压网络参数，得到所述输入单元输入端输入的信号源在第二时段的电流；
基于所述第二时段的电流，以及所述输入单元输入端输入的信号源的光电转化系数，得到所述输入单元输入端输入的信号源在第二时段的输出功率；
基于所述输入单元输入端输入的信号源的总输出功率，以及在第二时段的输出功率，得到所述输入单元输入端输入的信号源的直流能量占比。
可选地，在所述第二探测操作中，按照第一时段和第二时段的时长交错闭合所述开关切换单元时，在所述开关切换单元的两个切换点设置相同的阻抗电路，以使所述开关切换单元的两个切换点具有相同的阻抗。
本发明提出的探测电路，通过设置电压检测单元和开关切换单元，当开关切换单元保持一路输出时，通过电压检测单元能够检测出输入单元输入端输入的信号源总的输出电压，当开关切换单元按照第一时段和第二时段交错输出时，能够利用检测单元检测第二时段的输出电压，而第二时段内仅仅包含了输入单元输入端输入的信号源中的直流信号，而不包含脉冲信号，从而可以根据第二时段的直流信号，以及第一时段和第二时段的时长比，就可计算得到信号源一个周期内的全部直流信号，进而就能够计算得到信号源的直流能量占比。该探测电路不仅能够对混杂脉冲信号和直流信号的信号源的直流占比进行探测，而且成本较低。
附图说明
图1是本发明探测电路一实施例的模块图；
图2是本发明探测电路一实施例的电路图；
图3是本发明探测电路另一实施例的电路图；
图4是利用如图3所示的电路在探测电压V1信号的时序图；
图5是利用如图3所示的探测电路在探测电压V2信号的时序图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施方式，提出了一种探测电路、装置及方法。
在本文中，需要理解的是，附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
发明概述
发明人研究发现，脉冲激光器发射的激光信号的一个周期内包含了直流信号和脉冲信号，在激光信号的一个周期内，直流信号在整个周期内始终存在，而对于脉冲信号，则并非始终存在，脉冲信号在一个周期内的前一部分存在，到后一部分则已经不存在，此时，假设在一个周期内，原本激光信号中脉冲信号存在的时间为第一时段，脉冲信号消失后的时段为第二时段，那么利用光电二极管，将激光信号转换成电信号后，第一时段既包含了脉冲信号转换成的电信号，又包含了原本的直流信号，而第二时段则仅仅包含原本直流信号，而并不存在脉冲信号转换成的电信号，因此，在得知脉冲激光器一个周期的第一时段和第二时段各自的时长后，利用快速切换开关将转换成的电信号按照第一时段和第二时段切换，进一步利用电流转电压网络对这两部分电信号进行收集、转成直流电压信号，再利用高分辨率电压表进行探测，就可以根据开关的切换时间、电流转电压网络参数及检测到的电压值，联合计算得到精确的直流成分占比，实现该参数低成本、高精度的测量。
示例性电路
本示例性实施方式提出一种探测电路，如图1所示，包括：输入单元300、开关切换单元400、电压检测单元500；所述输入单元300适于输出特定形式的电信号，所述特定形式的电信号的一个周期由包含脉冲信号和直流信号的第一时段，及仅包含直流信号的第二时段组成，所述开关切换单元400与所述输入单元300的输出端连接，所述开关切换单元400适于将所述特定形式的电信号保持一路输出，以及，按照所述第一时段和所述第二时段的时长分两路交错输出；所述电压检测单元500与所述开关切换单元400的输出端连接，所述电压检测单元500适于检测所述特定形式电信号保持一路输出时的电压，以及，分两路交错输出时第二时段的电压。比如使用该电路用来探测脉冲激光器的直流能量占比时，所述输入单元300适于将脉冲激光器100发射的脉冲光信号转换为脉冲电信号并输出，所述脉冲电信号的一个周期由包含脉冲信号和直流信号的第一时段，及仅包含直流信号的第二时段组成；所述开关切换单元400与所述输入单元300的输出端连接，所述开关切换单元400适于将所述脉冲电信号保持一路输出，以及，按照所述第一时段和所述第二时段的时长分两路交错输出；所述电压检测单元500与所述开关切换单元400的输出端连接，所述电压检测单元500适于检测所述脉冲电信号保持一路输出时的电压，以及，分两路交错输出时第二时段的电压。
如图2所示，为本探测电路应用在脉冲激光器直流能量占比探测的一实施例，其中输入单元300可以采用光电二极管，如光通信上使用的2.5GHz或者更高响应带宽的用于信号探测的高速PD器件，具体如北京敏光产的光电响应时间低于1ns的高速PD器件。其中光电二极管的输入端连接待探测脉冲激光器100的输出端，以将待探测脉冲激光器100发射的脉冲光信号转换成脉冲电信号，并从光电二极管的输出端输出，光电二极管的接地端需要接地。假设脉冲激光器100发射的脉冲光信号周期为T，那么从光电二极管的输出端输出脉冲电信号的一个周期T内，包含了第一时段T1和第二时段T2，其中T1时段内的脉冲电信号包括脉冲信号和直流信号，而T2时段的脉冲电信号则仅仅包括直流信号。
开关切换单元400为第一单刀双掷开关SW1，可以采用具有高速切换功能的电子模拟开关，如型号为ADG719的快速单刀双掷开关。电压检测单元500包括了由第一电阻R1和第一电容C1组成的第一并联RC电路以及第一电压表，第一电压表可以采用高分辨率电压表，以提高检测精度。其中，第一单刀双掷开关SW1的公共端连接光电二极管的输出端，第一单刀双掷开关SW1的第一不动端接地，第一单刀双掷开关SW1的第二不动端连接第一并联RC电路的第一端，第一并联RC电路的第二端接地，同时第一单刀双掷开关SW1的第二不动端还连接第一电压表的检测端。利用本实施例中的探测电路进行探测时，方法如下：
首先将第一单刀双掷开关SW1的公共端连接第二不动端，则光电二极管接收脉冲激光，将脉冲光信号转换为脉冲电信号（设为I1），脉冲电信号I1从第一单刀双掷开关SW1的公共端输入，并从第二不动端输出，而第二不动端连接第一并联RC电路，经过一定时间后，第一并联RC电路将脉冲电信号I1匀化为直流电压信号（设为V1），此时VI表征的就是脉冲激光器的总平均输出功率，既包含了T1时段的脉冲信号和直流信号，也包含了T2时段的直流信号，而第一电压表的检测端与第二不动端连接，故而可以从第一电压表上直接读出V1的具体数值，在实际运用中，将第一单刀双掷开关SW1的公共端连接第二不动端后，待第一电压表上的数值稳定即可。
再有，第一并联RC电路有第一电阻R1和第一电容C1组成，第一电阻R1和第一电容C1并联后的第一端连接第一单刀双掷开关SW1的第二不动端，即第一电阻R1和第一电容C1并联后的第一端输入的是脉冲电信号I1，C1和R1并联后的第二端接地，故而第一电容C1可以不断累积脉冲电信号I1的电流，最终将脉冲电信号I1匀化后变成直流电流IDC1并通过第一电阻R1回流到地网络，并在第一电阻R1的上端形成直流电压V1，从而可知：
IDC1= V1 / R1（1）；
设脉冲激光器的光电转换系数为k安培每瓦，脉冲激光器的输出总功率为Pall，则可知：
IDC1=Pall*K（2）；
联合式（1）、式（2）可以计算得出：
Pall=V1/（R1*k）（3）；
然后按照T1和T2的时间间隔，将第一单刀双掷开关SW1的公共端在第一不动端和第二不动端之间反复切换，需要注意的是，在T1时段内公共端接第一不动端，在T2时段内公共端接第二不动端。此时，脉冲电信号I1从第一单刀双掷开关SW1的公共端输入，之后在每个周期的T1时段均从第一不动端输出后回流接地网络，在每个周期的T2时段均从第二不动端输出，并被第一并联RC电路吸收，经过一定时间后，第一并联RC电路将从第二不动端输出的脉冲电信号（设为I2）匀化为直流电压信号（设为V2），由于在T2时段的脉冲电信号仅仅包含了直流信号，故而V2表征的是脉冲激光器在T2时段内的直流信号的平均功率。同样，V2的大小也可以通过第一电压表直接读出，在实际运用中，待第一电压表上的数值稳定即可。
如上所述，第一单刀双掷开关SW1的公共端在第一不动端和第二不动端之间反复切换时，第一电容C1和第一电阻R1并联后的第一端连接第一单刀双掷开关SW1的第二不动端，第一电容C1和第一电阻R1并联后的第二端接地，故而，第一电容C1可以不断累积周期T内仅仅含部分直流信号的T2时段的脉冲电信号I2，最终将I2匀化后变成直流电流IDC2，通过第一电阻R1回流到地网络，并在第一电阻R1的上端形成直流电压V2，因此可知：
IDC2= V2 / R1（4）；
同理，脉冲激光器的光电转换系数为k安培每瓦，设脉冲激光器的直流信号的输出总功率为PDC，可知：
IDC2=PDC*K*T2/T （5）；
联合式（4）、式（5）可知：
PDC= V2 *T / (T2*R1*k)（6）；
结合式（3）、式（6）可以得出脉冲激光器的直流能量占比D：
D = V2*T / (T2*V1)
在本实施方式的另一个实施例中，如图2所示，该探测电路还包括第二并联RC电路，所述第二并联RC电路的第一端连接所述第一单刀双掷开关的第一不动端，所述第二并联RC电路的第二端接地。从图2中不难看出，当第一单刀双掷开关SW1的公共端按照T1、T2时间间隔在第一不动端和第二不动端之间反复切换时，T2时段的脉冲电信号被与第二不动端连接第一并联RC电路吸收后回流地网络，故而在第一不动端也设置一个并联的RC电路，可以使第一不动端和第二不动端的负载阻抗得到平衡，起到平衡第一单刀双掷开关SW1的第一不动端和第二不动端阻抗的作用，从而防止第一单刀双掷开关SW1的公共端在第一不动端和第二不动端之间切换时，两端的阻抗发生变化，避免产生干扰脉冲电压，从而提高测量的准确性。
如图1、图3所示，在本实施方式的另一实施例中，其中开关切换单元400包括第二单刀双掷SW2，第三单刀双掷开关SW3，电压检测单元500包括第三并联RC电路、第四单刀双掷开关SW4、第四并联RC电路以及第二电压表。具体的，以输入单元为光电二极管为例，第三并联RC电路由第三电阻R3和第三电容C3并联组成，第四并联RC电路由第四电阻R4和第四电容C4并联组成，所述第三单刀双掷开关SW3的公共端连接光电二极管的输出端，所述第三单刀双掷开关SW3的第二不动端连接所述第二单刀双掷开关SW2的公共端，所述第四单刀双掷开关SW4的公共端连接所述第二电压表的检测端，所述第四单刀双掷开关SW4的第一不动端连接所述第三单刀双掷开关SW3的第一不动端，所述第四单刀双掷开关SW4的第二不动端连接所述第二单刀双掷开关SW3的第二不动端，所述第三并联RC电路的第一端连接所述第二单刀双掷开关SW2的第二不动端，所述第三并联RC电路的第二端接地，所述第四并联RC电路的第一端连接所述第四单刀双掷开关SW4的第一不动端，所述第四并联RC电路的第二端接地。利用本实施例中的电路进行探测时的方法如下：
首先将第三单刀双掷开关SW3的公共端连接其第一不动端，并将第四单刀双掷开关SW4的公共端连接其第一不动端，光电二极管接收脉冲激光，将脉冲光信号转换为脉冲电信号（设为I1），脉冲电信号I1从第三单刀双掷开关SW3的公共端输入，并从第一不动端输出，进入第四单刀双掷开关SW4的第一不动端，以及第四并联RC电路，经过一定时间后，第四并联RC电路将脉冲电信号I1匀化为直流电压信号（设为V1），此时VI表征的就是脉冲激光器的平均输出功率，其中既包含了T1时段的脉冲信号和直流信号，也包含了T2时段直流信号，而第二电压表的检测端与第四单刀双掷开关SW4的公共端连接，故而可以从第二电压表上直接读出V1的具体数值，在实际运用中，待第二电压表上的数值稳定即可。
再有，第四并联RC电路由第四电阻R4和第四电容C4组成，第四电阻R4和第四电容C4并联的第一端连接第三单刀双掷开关SW3的第一不动端，即第四电阻R4和第四电容C4并联后的第一端输入的是脉冲电信号I1，第四电阻R4和第四电容C4并联后的第二端接地，故而第四电容C4可以不断累积脉冲电信号I1的电流，最终将脉冲电信号I1匀化后变成直流电流（设为IDC1）通过第四电阻R4回流到地网络，并在第四电阻R4的上端形成直流电压V1，从而可知：
IDC1= V1 / R4（7）；
设脉冲激光器的光电转换系数为k安培每瓦，脉冲激光器的输出总功率为Pall为，则可知：
IDC1=Pall*K（8）；
联合式（7）、式（8）可以计算得出：
Pall=V1/（R4*k）（9）；
接下来，先将第三单刀双掷开关SW3的公共端连接其第二不动端，将第四单刀双掷开关SW4的公共端连接其第二不动端，然后按照T1和T2的时间间隔，将第二单刀双掷开关SW2的公共端在其第一不动端和第二不动端之间反复切换，需要注意的是在T1时段内，公共端接第一不动端，在T2时段内公共端接第二不动端。此时，脉冲电信号I1从第三单刀双掷开关SW3的公共端输入后，经第二不动端流入第二单刀双掷开关SW2的公共端，之后在每个周期的T1时段均从第二单刀双掷开关SW2的第一不动端输出回流地网络，在每个周期的T2时段均从第二单刀双掷开关SW2的第二不动端输出，并被第三并联RC电路吸收，经过一定时间后，第三并联RC电路将从第二不动端输出的脉冲电信号（设为I2）匀化为直流电压信号（设为V2），由于在T2时段的脉冲电信号仅仅包含了电流能量，故而V2表征的是脉冲激光器在T2时段内的直流信号的平均功率。同样，V2的大小也可以通过第二电压表直接读出，在实际运用中，待第二电压表上的数值稳定即可。
如上所述，第二单刀双掷开关SW2的公共端在第一不动端和第二不动端之间反复切换时，第三电容C3和第三电阻R3并联后的第一端连接第二单刀双掷开关SW2的第二端不动端，第三电容C3和第三电阻R3并联后的第二端接地，故而，第三电容C3可以不断累积周期T内仅仅含部分直流信号的T2时段的脉冲电信号I2，最终将I2匀化后变成直流电流IDC2通过第三电阻R3回流到地网络，并在第三电阻R3的上端形成直流电压V2，因此可知：
IDC2= V2 / R3 （10）；
同理，脉冲激光器的光电转换系数为k安培每瓦，设脉冲激光器的直流信号的输出总功率为PDC，可知：
IDC2=PDC*K*T2/T （11）；
联合式（10）、式（11）可知：
PDC= V2 *T / (T2*R3*k)（12）；
结合式（9）、式（12）可以得出脉冲激光器的直流能量占比D：
D = V2*R4*T / (V1*R3*T2)
如图3所示，在本实施方式的另一实施例中，其中，还设有第五并联RC电路，有第五电阻R5和第五电容C5并联组成，其中第五并联RC电路的第一端与第二单刀双掷开关SW2的第一不动端连接，第五并联RC电路的第二端接地。从图3中不难看出，当第二单刀双掷开关SW2的公共端按照T1、T2时间间隔在第一不动端和第二不动端之间反复切换时，T2时段的脉冲电信号被与第二不动端连接第三并联RC电路吸收后回流地网络，故而在第一不动端也设置一个并联的RC电路，可以使第一不动端和第二不动端的负载阻抗得到平衡，起到平衡第二单刀双掷开关SW2的第一不动端和第二不动端阻抗的作用，从而防止公共端在第一不动端和第二不动端之间切换时，两端的阻抗发生变化，避免产生干扰脉冲电压，从而提高测量的准确性。
如图2、图3、图4、图5所示，在本实施方式的另一实施例中，该探测电路还包括控制单元，控制单元可以为控制芯片、MCU等，其中，控制单元具有多个控制信号输出端，例如可以采用型号为STM32F103的MCU。在如图2所示的探测电路中，该MCU至少包括两个控制信号输出端，分别用于连接第一单刀双掷开关SW1的公共端，以控制其在第一不动端和第二不动端切换，或者保持闭合在第二不动端上，另一个控制信号输出端则用来连接输入单元输入端输入的信号源，如用来连接待探测脉冲激光器的输入端，以控制待探测脉冲激光器发射脉冲光信号。又如，在如图3所示的探测电路中，则该MCU至少包括四个控制信号输出端，分别为第一信号控制端、第二信号控制端、第三信号控制端以及第四信号控制端，其中，所述第一信号控制端连接所述第二单刀双掷开关SW2的公共端，用来控制第二单刀双掷开关SW2公共端的闭合方式；所述第二信号控制端连接所述第三单刀双掷开关SW3的公共端，用来控制第三单刀双掷开关SW3公共端的闭合方式；所述第三信号控制端连接所述第四单刀双掷开关SW4的公共端，用来控制第四单刀双掷开关SW4公共端的闭合方式；所述第四信号控制端用于连接待探测脉冲激光器的输入端，用来控制待探测脉冲激光器发射脉冲光信号。通过设置控制单元，不仅便于操作，而且对短时间的开关切换控制更加精确，也进一步提高检测精度。
如图2和图3所示，在本实施方式的另一实施例中，该探测电路还设有光衰减器，所述光衰减器的输入端连接待探测脉冲激光器的输出端，所述光衰减器的输出端连接所述光电二极管。在本实施例中，可以采用2个1：99耦合器进行串联分光，即可获取10000倍的衰减，从而就可以对脉冲激光器发射的高能量脉冲光信号进行衰减，将脉冲的激光器峰值功率从千瓦量值衰减为几十毫瓦量值后给后端的光电二极管，避免后端传感器的饱和。需要说明的是，光衰减器不仅限于本实施例中的方式，其他任何形式的光衰减器均可。
在上述实施中，输入单元使用的是光电二极管，以将脉冲激光器发射的脉冲激光转换成脉冲电信号，在其他实施例中还可以使用其他光电转换元器件。
示例性装置
在介绍了本发明示例性实施方式的电路之后，接下来，对本发明示例性实施方式的装置进行说明，其中，该探测装置适于执行第一探测操作和第二探测操作，该探测装置包括：
上述任一种所述的探测电路；
控制模块，适于在所述第一探测操作中，仅闭合所述开关切换单元中的一路，使所述电压检测单元检测所述输入单元输出的特定形式的电信号的输出电压；以及，
适于在所述第二探测操作中，按照第一时段和第二时段的时长交错闭合所述开关切换单元，使所述电压检测单元仅检测所述输入单元输出的特定形式的电信号的第二时段的输出电压；
计算模块，适于根据所述输入单元输出的特定形式的电信号的输出电压和仅在第二时段的输出电压，以及所述电压检测单元中电流转电压的网络参数，计算所述输入单元输入端输入的信号源的直流能量占比。
在本实施方式的另一实施例中，该装置还包括显示模块，所述显示模块与所述计算模块连接，所述显示模块适于对所述计算模块的计算结果进行显示。
示例性计算方法
在介绍了本发明示例性实施方式的电路和装置之后，接下来，对本发明示例性实施方式的方法进行说明，其中，该方法包括：执行第一探测操作和第二探测操作；
所述第一探测操作包括：仅闭合所述开关切换单元中的一路，使所述电压检测单元检测所述输入单元输出的特定形式的电信号的输出电压；
所述第二探测操作包括：按照第一时段和第二时段的时长交错闭合所述开关切换单元，使所述电压检测单元仅检测所述输入单元输出的特定形式的电信号在第二时段的输出电压。
在本实施方式的另一实施例中，该方法包括：
根据所述第一探测操作检测到的输出电压及电压检测单元的电流转电压网络参数，得到所述输入单元输入端输入的信号源总电流；
基于所述总电流，以及所述输入单元输入端输入的信号源的光电转化系数，得到所述输入单元输入端输入的信号源的总输出功率；
根据所述第二探测操作检测到的输出电压及电压检测单元的电流转电压网络参数，得到所述输入单元输入端输入的信号源在第二时段的电流；
基于所述第二时段的电流，以及所述输入单元输入端输入的信号源的光电转化系数，得到所述输入单元输入端输入的信号源在第二时段的输出功率；
基于所述输入单元输入端输入的信号源的总输出功率，以及在第二时段的输出功率，得到所述输入单元输入端输入的信号源的直流能量占比。
在本实施方式的另一实施例中，该方法包括：在所述第二探测操作中，按照第一时段和第二时段的时长交错闭合所述开关切换单元时，在所述开关切换单元的两个切换点设置相同的阻抗电路，以使所述开关切换单元的两个切换点具有相同的阻抗。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
Claims (12)
1.一种探测电路，用于脉冲激光器直流能量占比探测，其特征在于，包括：输入单元、开关切换单元、电压检测单元；
所述输入单元包括光电二极管，所述光电二极管的输入端连接待探测脉冲激光器的输出端，所述光电二极管的输出端连接所述开关切换单元的输入端，所述光电二极管用于将所述待探测脉冲激光器发射的脉冲光信号转换为脉冲电信号，所述脉冲电信号的一个周期由包含脉冲信号和直流信号的第一时段，及仅包含直流信号的第二时段组成；
所述开关切换单元适于将所述脉冲电信号保持一路输出，以及，按照所述第一时段和所述第二时段的时长分两路交错输出；
所述电压检测单元与所述开关切换单元的输出端连接，所述电压检测单元适于检测所述脉冲电信号保持一路输出时的电压，以及，分两路交错输出时第二时段的电压。
2.如权利要求1所述的探测电路，其特征在于，所述开关切换单元包括第一单刀双掷开关，所述电压检测单元包括第一并联RC电路及第一电压表；
所述输入单元的输出端连接所述第一单刀双掷开关的公共端，所述第一单刀双掷开关的第一不动端接地；
所述第一并联RC电路的第一端连接所述第一单刀双掷开关的第二不动端，所述第一并联RC电路的第二端接地；
所述第一电压表的检测端连接所述第一单刀双掷开关的第二不动端。
3.如权利要求2所述的探测电路，其特征在于，还包括第二并联RC电路，所述第二并联RC电路的第一端连接所述第一单刀双掷开关的第一不动端，所述第二并联RC电路的第二端接地。
4.如权利要求1所述的探测电路，其特征在于，所述开关切换单元包括第二单刀双掷开关和第三单刀双掷开关，所述电压检测单元包括第三并联RC电路、第四并联RC电路、第四单刀双掷开关以及第二电压表；
其中，所述第三单刀双掷开关的公共端连接所述输入单元的输出端，所述第三单刀双掷开关的第二不动端连接所述第二单刀双掷开关的公共端，所述第四单刀双掷开关的公共端连接所述第二电压表的检测端，所述第四单刀双掷开关的第一不动端连接所述第三单刀双掷开关的第一不动端，所述第四单刀双掷开关的第二不动端连接所述第二单刀双掷开关的第二不动端，所述第三并联RC电路的第一端连接所述第二单刀双掷开关的第二不动端，所述第三并联RC电路的第二端接地，所述第四并联RC电路的第一端连接所述第四单刀双掷开关的第一不动端，所述第四并联RC电路的第二端接地。
5.如权利要求4所述的探测电路，其特征在于，还包括第五并联RC电路，所述第五并联RC电路的第一端连接所述第二单刀双掷开关的第一不动端，所述第五并联RC电路的第二端接地。
6.如权利要求1-5任一项所述的探测电路，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元具有多个控制信号输出端，所述控制单元的控制信号输出端与所述输入单元的输入端连接，以及
所述控制单元的控制信号输出端与所述开关切换单元连接，以控制所述开关切换单元的闭合方式。
7.如权利要求1所述的探测电路，其特征在于，所述输入单元还包括光衰减器，所述光衰减器的输入端连接所述待探测脉冲激光器的输出端，所述光衰减器的输出端连接所述光电二极管的输入端。
8.一种探测装置，其特征在于，所述探测装置适于执行第一探测操作和第二探测操作，所述探测装置包括：
如权利要求1所述的探测电路；
控制模块，适于在所述第一探测操作中，仅闭合所述开关切换单元中的一路，使所述电压检测单元检测所述输入单元输出的脉冲电信号的输出电压；以及，
适于在所述第二探测操作中，按照第一时段和第二时段的时长交错闭合所述开关切换单元，使所述电压检测单元仅检测所述输入单元输出的脉冲电信号的第二时段的输出电压；
计算模块，适于根据所述输入单元输出的脉冲电信号的输出电压和仅在第二时段的输出电压，以及所述电压检测单元中电流转电压的网络参数，计算所述输入单元输入端输入的信号源的直流能量占比。
9.如权利要求8所述的探测装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与所述计算模块连接，所述显示模块适于对所述计算模块的计算结果进行显示。
10.一种利用如权利要求1所述的探测电路的探测方法，其特征在于，包括：执行第一探测操作和第二探测操作；
所述第一探测操作包括：仅闭合所述开关切换单元中的一路，使所述电压检测单元检测所述输入单元输出的脉冲电信号的输出电压；
所述第二探测操作包括：按照第一时段和第二时段的时长交错闭合所述开关切换单元，使所述电压检测单元仅检测所述输入单元输出的脉冲电信号在第二时段的输出电压。
11.如权利要求10所述探测方法，其中，包括：
根据所述第一探测操作检测到的输出电压及电压检测单元的电流转电压网络参数，得到所述输入单元输入端输入的信号源总电流；
基于所述总电流，以及所述输入单元输入端输入的信号源的光电转化系数，得到所述输入单元输入端输入的信号源的总输出功率；
根据所述第二探测操作检测到的输出电压及电压检测单元的电流转电压网络参数，得到所述输入单元输入端输入的信号源在第二时段的电流；
基于所述第二时段的电流，以及所述输入单元输入端输入的信号源的光电转化系数，得到所述输入单元输入端输入的信号源在第二时段的输出功率；
基于所述输入单元输入端输入的信号源的总输出功率，以及在第二时段的输出功率，得到所述输入单元输入端输入的信号源的直流能量占比。
12.如权利要求10或11所述的探测方法，其中，在所述第二探测操作中，按照第一时段和第二时段的时长交错闭合所述开关切换单元时，在所述开关切换单元的两个切换点设置相同的阻抗电路，以使所述开关切换单元的两个切换点具有相同的阻抗。
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