CN102507148A - 多象限光电探测器检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多象限探测器检测系统，由激光发射系统发射出的激光信号经过发射光学系统的整形照射在多象限探测器上和视频处理系统上，由视频处理系统检测激光光斑在多象限探测器上的位置，监视系统反馈给观测者其在探测器上的位置，由多维调节架调整多象限探测器，使其照射到合适的位置，用精密角度调节机构调整光斑照入射到多象限探测器上的角度。旋转机构带动多象限探测器转动，通过信号传输系统将多象限探测器信号由信号接收系统输入计算机。此测试系统能够模拟多象限探测器的实际工作状况，即可实现多象限探测器的动态测量与不同角度的测量，能够检测出多象限探测器中不符合要求的产品，为以多象限探测器所组成的系统的准确性提供了保障。

Description

多象限光电探测器检测系统

技术领域

本发明属于多象限光电探测器参数检测系统，特别是是一种检验多象限光电探测器的检测系统。

背景技术

随着科学技术的发展，在光电检测方面，为了事项对双波段和多波段信息进行处理，多象限光电探测器已经在搜索、跟踪、测量、地球资源勘查、测温、森林防火、预警等方面得到广泛的应用。多象限光电探测器作为检测的核心器件，在系统中起着至关重要的作用，因此，它的最小可探测功率、动态范围、接收视场、视场边缘灵敏度、动态特性等参数必须严格保持一致，否则将导致较大误差甚至错误结果。

这需要设计出一种能够检测多象限光电探测器各种参数的仪器，满足系统的要求。在这个方面，国内外很多学者、科研机构作出了很多努力。其中有：西安交通大学，中国人民解放军驻西北光电仪器厂军事代表室的刘君华，汤晓君，党丽萍，李文学申请的《四象限光电探测器光敏面四个区的光电转换平衡校正方法》。此专利涉及全数字化的四象限探测器检测激光光束偏转角的装置及方法，通过对四象限光电探测器的输出信号的合成进行分析，找出光电转换系数与探测器输出信号的关系，列出了关于探测器光敏面四个区的光电转换系数与探测器输出信号的方程组，从而获得探测器光敏面四个区的光电转换系数。长春理工大学刘云清佟，首峰，王乾发，赵馨申请的《全数字化的四象限探测器检测激光光束偏转角的装置及方法》。此专利涉及到数字化的四象限探测器检测激光光束偏转角的装置及方法，采用了全数字处理的方法解决了测量精度降低的问题，克服了因输入光强变化所带来的信噪比下降而导致解算精度降低的缺点，采用高速微处理器进行光束偏转角解算的方式克服了因采用单片机解算所造成的解算速度不快的缺点。华中科技大学在的徐小盎，陈海清，齐哲明等人发表的《四象限探测器参数自动检测系统的设计与研制》一文提出了基于以双光路替换法的光学系统的红外四象限探测器光电参数测试系统，系统可测试探测器的脉冲响应灵敏度、光电响应均匀度以及相邻象元之间的串扰并可以有效地避免光源输出功率波动和光学分光器件分光比的测量不确定度等因素带来的误差，在相同的件条件下可实现更高的测量精度。南京信息工程大学的夏江涛所作的硕士论文《光电探测系统中的自动准直控制技术》一文中采用步进电机控制多象限光电探测器的位置，采用单片机等硬件电路收集多象限光电探测器的输出信号，达到信号采集的目的。哈尔滨工业大学、中科院上海光机所等科研单位也对多象限光电探测器的检测技术做出了贡献，在各种杂志上发表论文数篇。

然而，以上所提到的方法只能对静止的探测器进行测量，而不能在探测器高速旋转的时候给出它的参数值，或是要求光必须直接照射在探测器上，而当光线与多象限光电探测器照射有一定夹角的情况几乎未提及，这是有待改进的地方。同时，多象限光电探测器相应的波长范超出人的感光范围，这样在检测的时候，不能很好的确定光斑打在多象限光电探测器上的位置，不能方便的控制光斑的位置，给检测带来了一定的麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测多象限光电探测器整机的性能，同时能检测探测器组件的性能的多象限光电探测器检测系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种多象限光电探测器检测系统，其特征在于：包括暗箱[、测试镜头、旋转测试箱、四维调节机构、三维调节机构、角度调节机构、激光发射系统、扩束光学系统、o半反射半透镜、待测探测器、专用夹具、旋转测试轴、导电滑环、直流电机、监视系统、圆弧导轨、底板、数据采集卡、计算机、CCD摄像头、视频处理系统、液晶显示器、.um激光器、波长稳定系统、功率稳定系统和尾部滑块；暗箱位于四维调节机构的上方，四维调节机构固定在底板的左端；旋转测试箱位于角度调节机构上方，角度调节机构固定在圆弧导轨上，圆弧导轨固定在底板的右端；测试镜头通过支架固定于三维调节机构上，三维调节机构安装在底板的中部，位于暗箱与旋转测试箱之间；激光发射系统、扩束光学系统、o半反射半透镜和监视系统安装在暗箱中，从左往右依次为激光发射系统、扩束光学系统、o半反射半透镜，监视系统位于o半反射半透镜的左方；旋转测试轴、导电滑环和直流电机处于旋转测试箱中；导电滑环套在旋转测试轴上；直流电机与旋转测试轴的尾部相连，并通过螺钉固定在旋转测试箱中的支架上；旋转测试轴通过轴承支撑在旋转测试箱中的支架上；激光发射系统发射出激光束经扩束光学系统、o半反射半透镜和测试镜头照射在待测探测器的探侧面上,待测探测器随着旋转测试轴由直流电机带动一起旋转，待测探测器所响应的信号经导电滑环和数据采集卡输入计算机；在测试的同时，照射待测探测器上的激光束，经过o半反射半透镜到达监视系统的入口，监视系统中的CCD摄像头将采集来的待测探测器的表面情况送入视频处理系统,经过视频处理系统的处理与叠加产生可移动的十字分化线，最后由监视系统中的液晶显示器显示最终图像。

本发明与现有技术相比，其显著优点： .采用直流电机带动多象限光电探测器旋转，能够测量其在不同转速时的各种参数，.采用十字分划视频系统观测光斑在待测探测器上的位置，能够调整十字分划的位置，设定或跟踪光板的位置，.通过多维调节架和精密角度调节机构调整待测探测器与光斑的角度，达到多方位测量。

附图说明

图1 是本发明多象限探测器检测系统的视频处理系统图。

图2 是视频处理系统和监视系统。

图3是激光驱动系统。

图4是本发明多象限探测器检测系统的整体结构图。

具体实施方式

本发明的测试系统由激光发射系统、监视系统、发射光学系统、信号传输系统、精密角度调节机构、多维调节架、视频处理系统、旋转机构、信号接收系统、计算机组成。由激光发射系统发射出的激光信号经过发射光学系统的整形照射在多象限光电探测器上和视频处理系统上。由视频处理系统检测激光光斑在多象限光电探测器上的位置，监视系统反馈给观测者其在探测器上的位置，由多维调节架调整多象限光电探测器，使其照射到合适的位置，用精密角度调节机构调整光斑照射在多象限光电探测器上的位置。旋转机构带动多象限光电探测器转动，通过信号传输系统将多象限光电探测器信号由信号接收系统输入计算机。此测试系统能够满足多象限光电探测器的动态测量与不同角度的测量，能够发现多象限光电探测器中的不符合要求的产品。为以多象限光电探测器所组成的系统的准确性提供了保障。

激光光发射系统由特制的波长为1.O6um的半导体激光器模块组成，其中激光器发射出的激光由光纤引出，在激光器的两端配有特制的帕尔贴制冷电路达到波长输出的稳定。发射光学系统正对激光器输出端，由一系列衰减片组成，从而使输出激光的整形与扩束。监视系统由能够响应1.O6um的CCD以及液晶像是其组成，监视系统与待测探测器成90o，在监视系统与待测探测器前装有一片45o的分光镜用来将待测探测器的表面激光光斑的位置传入CCD，通过视频处理系统将待测探测器表面光斑位置显示在液晶显示器上。视频处理系统用来联系监视系统中的CCD和液晶显示器，其中对CCD传输的图像进行处理，在图像中加入十字分划线，同时加以手动调节用来改变分划线的位置，达到监控、设定激光光斑的目的，输出图像显示在液晶显示器上。多维调节架在发射光学系统的正前方，用来调整待测探测器前后左右上下的位置。精密角度调节机构与多维调节架一起用来调整待测探测器的位置，不同的是精密角度调节机构调节探测器与激光的角度。旋转机构位于多维调节架与精密角度调节机构之后，由直流电机及控制器组成，直流电机上配有特制夹具用来固定待测探测器。信号传输系统位于旋转机旁连接探测器的输出端。信号接收系统连接在信号传输系统的输出端，其另一端连接计算机，由专用的数据采集卡组成。计算机用来分析信号接收系统传来的数据，对其进行编程，分析待测探测器的所有属性。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1、2、3、4，本发明一种多象限光电探测器检测系统，包括暗箱1、测试镜头2、旋转测试箱3、四维调节机构4、三维调节机构5、角度调节机构6、激光发射系统7、扩束光学系统8、45o半反射半透镜9、待测探测器10、专用夹具11、旋转测试轴12、导电滑环13、直流电机14、监视系统15、圆弧导轨16、底板17、数据采集卡18、计算机19、CCD摄像头20、视频处理系统21、液晶显示器22、1.06um激光器23、波长稳定系统24、功率稳定系统25和尾部滑块26；暗箱1位于四维调节机构4的上方，四维调节机构4固定在底板17的左端；旋转测试箱3位于角度调节机构6上方，角度调节机构6固定在圆弧导轨16上，圆弧导轨16固定在底板17的右端；测试镜头2通过支架固定于三维调节机构5上，三维调节机构5安装在底板17的中部，位于暗箱1与旋转测试箱3之间；激光发射系统7、扩束光学系统8、45o半反射半透镜9和监视系统15安装在暗箱1中，从左往右依次为激光发射系统7、扩束光学系统8、45o半反射半透镜9，监视系统15位于45o半反射半透镜9的左方；旋转测试轴12、导电滑环13和直流电机14处于旋转测试箱3中；导电滑环13套在旋转测试轴12上；直流电机14与旋转测试轴12的尾部相连，并通过螺钉固定在旋转测试箱3中的支架上；旋转测试轴12通过轴承支撑在旋转测试箱3中的支架上；激光发射系统7发射出激光束经扩束光学系统8、45o半反射半透镜9和测试镜头2照射在待测探测器10的探侧面上,待测探测器10随着旋转测试轴12由直流电机14带动一起旋转，待测探测器10所响应的信号经导电滑环13和数据采集卡18输入计算机19；在测试的同时，照射待测探测器10上的激光束，经过45o半反射半透镜9到达监视系统15的入口，监视系统15中的CCD摄像头20将采集来的待测探测器10的表面情况送入视频处理系统21,经过视频处理系统21的处理与叠加产生可移动的十字分化线，最后由监视系统15中的液晶显示器22显示最终图像。

本发明多象限光电探测器检测系统，所述视频处理系统21由FPGA芯片、视频编码电路、视频解码电路、存储电路组成；视频信号由视频解码电路转换成能由FPGA控制的信号输入FPGA芯片内部，在图像的中心，将输出像素点变成全黑的像素点，即输出十字分划线；在电路的外部加有50MHz的晶振，晶振输入信号被分成1Hz的信号输入与门模块；外部开关与5V电源连接，当开关被按下与门被打开，晶振的分频信号被输入到视频信号叠加模块控制原来十字分化线的行、列的位置，从而达到十字分化线移动的目的。

本发明多象限光电探测器检测系统，待测探测器10随着旋转测试轴12由直流电机14带动一起围绕自身纵轴线旋转。

本发明多象限光电探测器检测系统，所述激光发射系统7由1.06um激光器23、波长稳定系统24、功率稳定系统25组成；功率稳定系统25采用自适应调节方式，波长稳定系统24是由AD8830组成的半导体温度控制电路。

本发明多象限光电探测器检测系统，通过计算机19对待测探测器10的信号进行检测，将要检测的待测探测器10的输出数据与存于计算机19中的标准进行比对；当需要测量不同型号待测探测器10时，改变计算机19里的程序，完成新的测量。

本发明多象限光电探测器检测系统，所述四维调节机构4能够改变激光束入射到待测探测器10探测面上的位置和角度，可实现Y、Z方向平动，X-Z竖直面内的俯仰及X-Y水平面内的360°旋转；角度调节机构6通过螺钉固定在圆弧导轨16的滑块上，圆弧导轨16固定在底板17的右端；角度调节机构6可沿着圆弧导轨16在±30°范围内转动，具体调节的角度可由角度调节机构6的尾部滑块26与底板17的圆弧侧面配合组成的圆弧游标刻度尺读出。

Claims (6)

1.一种多象限光电探测器检测系统，其特征在于：包括暗箱[1]、测试镜头[2]、旋转测试箱[3]、四维调节机构[4]、三维调节机构[5]、角度调节机构[6]、激光发射系统[7]、扩束光学系统[8]、45o半反射半透镜[9]、待测探测器[10]、专用夹具[11]、旋转测试轴[12]、导电滑环[13]、直流电机[14]、监视系统[15]、圆弧导轨[16]、底板[17]、数据采集卡[18]、计算机[19]、CCD摄像头[20]、视频处理系统[21]、液晶显示器[22]、1.06um激光器[23]、波长稳定系统[24]、功率稳定系统[25]和尾部滑块[26]；暗箱[1]位于四维调节机构[4]的上方，四维调节机构[4]固定在底板[17]的左端；旋转测试箱[3]位于角度调节机构[6]上方，角度调节机构[6]固定在圆弧导轨[16]上，圆弧导轨[16]固定在底板[17]的右端；测试镜头[2]通过支架固定于三维调节机构[5]上，三维调节机构[5]安装在底板[17]的中部，位于暗箱[1]与旋转测试箱[3]之间；激光发射系统[7]、扩束光学系统[8]、45o半反射半透镜[9]和监视系统[15]安装在暗箱[1]中，从左往右依次为激光发射系统[7]、扩束光学系统[8]、45o半反射半透镜[9]，监视系统[15]位于45o半反射半透镜[9]的左方；旋转测试轴[12]、导电滑环[13]和直流电机[14]处于旋转测试箱[3]中；导电滑环[13]套在旋转测试轴[12]上；直流电机[14]与旋转测试轴[12]的尾部相连，并通过螺钉固定在旋转测试箱[3]中的支架上；旋转测试轴[12]通过轴承支撑在旋转测试箱[3]中的支架上；激光发射系统[7]发射出激光束经扩束光学系统[8]、45o半反射半透镜[9]和测试镜头[2]照射在待测探测器[10]的探侧面上,待测探测器[10]随着旋转测试轴[12]由直流电机[14]带动一起旋转，待测探测器[10]所响应的信号经导电滑环[13]和数据采集卡[18]输入计算机[19]；在测试的同时，照射待测探测器[10]上的激光束，经过45o半反射半透镜[9]到达监视系统[15]的入口，监视系统[15]中的CCD摄像头[20]将采集来的待测探测器[10]的表面情况送入视频处理系统[21],经过视频处理系统[21]的处理与叠加产生可移动的十字分化线，最后由监视系统[15]中的液晶显示器[22]显示最终图像。

2.根据权利要求1所述的多象限光电探测器检测系统，其特征在于：所述视频处理系统[21]由FPGA芯片、视频编码电路、视频解码电路、存储电路组成；视频信号由视频解码电路转换成能由FPGA控制的信号输入FPGA芯片内部，在图像的中心，将输出像素点变成全黑的像素点，即输出十字分划线；在电路的外部加有50MHz的晶振，晶振输入信号被分成1Hz的信号输入与门模块；外部开关与5V电源连接，当开关被按下与门被打开，晶振的分频信号被输入到视频信号叠加模块控制原来十字分化线的行、列的位置，从而达到十字分化线移动的目的。

3.根据权利要求1所述的多象限光电探测器检测系统，其特征在于：待测探测器[10]随着旋转测试轴[12]由直流电机[14]带动一起围绕自身纵轴线旋转。

4.根据权利要求1所述的多象限光电探测器检测系统，其特征在于：所述激光发射系统[7]由1.06um激光器[23]、波长稳定系统[24]、功率稳定系统[25]组成；功率稳定系统[25]采用自适应调节方式，波长稳定系统[24]是由AD8830组成的半导体温度控制电路。

5.根据权利要求1所述的多象限光电探测器检测系统，其特征在于：通过计算机[19]对待测探测器[10]的信号进行检测，将要检测的待测探测器[10]的输出数据与存于计算机[19]中的标准进行比对；当需要测量不同型号待测探测器[10]时，改变计算机[19]里的程序，完成新的测量。

6.根据权利要求1所述的多象限光电探测器检测系统，其特征在于：所述四维调节机构[4]能够改变激光束入射到待测探测器[10]探测面上的位置和角度，可实现Y、Z方向平动，X-Z竖直面内的俯仰及X-Y水平面内的360°旋转；角度调节机构[6]通过螺钉固定在圆弧导轨[16]的滑块上，圆弧导轨[16]固定在底板[17]的右端；角度调节机构[6]可沿着圆弧导轨[16]在±30°范围内转动，具体调节的角度可由角度调节机构[6]的尾部滑块[26]与底板[17]的圆弧侧面配合组成的圆弧游标刻度尺读出。

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