CN105092208A - 一种侧向激光脉冲同步探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧向激光脉冲同步探测装置，包括显示控制装置、转换装置插座、光电探测器三部分，其中显示控制装置分脉冲计数器和外显示器两部分；光电探测器通过固定支架装配在被测脉冲激光仪器的激光出射通道底部，在被测脉冲激光仪器工作时，接收大气散射激光脉冲，完成从激光脉冲到电脉冲的光电转换，脉冲计数器接收光电探测器回送的脉冲信号，并对激光脉冲进行计数和时间间隔的测定，完成被测脉冲激光仪器工作周期次数、激光测距次数、重复频率的测定等功能。采用此装置不影响被测脉冲激光仪器的操作，本装置体积小、成本低、操作使用方便、自动化程度高，对提高被测脉冲激光仪器的性能发挥和全寿命技术状态管理起到一定辅助作用。

Description

一种侧向激光脉冲同步探测装置

技术领域

本发明属激光测试技术领域，是一种可对脉冲激光仪器出射激光脉冲同步探测并显示的装置。

背景技术

随着激光技术的发展，脉冲激光仪器迅速应用于远程测距、三维扫描等国民经济和国家建设的各个领域。其中最典型的应用是激光测距机，其工作时，由内部的激光器发射一束压缩束散角的激光脉冲，该脉冲经院方被测目标反射，其微弱的反射回波脉冲被测距机的接收放大电路接收、整形。激光测距机内部的逻辑计数电路对激光测距机发射的激光脉冲精确计量发出和返回的时间间隔，推算出距离被测目标的距离。

在实际的应用中，由于激光测距机一般都采用人眼不可见的红外波段激光，所以无法实时感知激光测距机发出的激光脉冲是否有效发出。在测距机工作时，如无法正常测距，也需要判断其是否已经发出了激光脉冲、或激光脉冲的能量是否满足要求。对于需要连续测距的激光测距机，其工作时按一定频率发出连续编码的激光脉冲，实时感知其是否严格按预定要求发出激光脉冲也是非常必要的。一些生产厂家或使用单位为了检测脉冲激光仪器所发出的激光脉冲是否正常，通常采用在其出射光路前端放置光电探测器的方法进行测试。这样做的弊端是要遮挡出射激光脉冲射往被测目标的通道，只能在测试状态测试，无法在工作状态实时测试。目前，还没有出现可以在脉冲激光仪器工作时，在其外部可以实时探测其所发出的激光脉冲是否正常的仪器。

本发明基于激光脉冲传输过程中的大气侧向散射效应，在脉冲激光仪器处于工作状态时，在出射激光脉冲的侧向放置光电探测器，同步探测器出射激光脉冲的个数、能量、时间间隔等性能。本发明的优点是测试过程中不遮挡出射激光脉冲射向被测目标的通道，真正实现脉冲激光仪器工作状态下的同步测试。利用该方案研制的脉冲激光仪器同步探测装置，可以实现脉冲激光仪器全寿命的技术状态监测和工作状态下的同步探测。

发明内容

本发明的目的是为激光测距机、三维激光扫描等脉冲激光仪器提供一种用于工作状态下同步探测出射激光脉冲，并精确测量其出射脉冲个数、时间间隔，定性测量其能量的同步探测装置，实现对脉冲激光仪器的全寿命监测和工作状态下的同步探测；

本发明的目的是这样实现的：一种侧向激光脉冲同步探测装置包括显示控制装置、光电探测器和转换插座三部分，其中显示控制装置分脉冲计数器和外显示器两部分；

其中，光电探测器通过固定支架装配在被测脉冲激光仪器的激光出射通道底部，在被测脉冲激光仪器工作时，接收其出射激光脉冲的侧向大气散射信号，完成从激光脉冲到电脉冲的光电转换；

脉冲计数器接收光电探测器回送的脉冲信号，并对激光脉冲进行计数和时间间隔的测定，完成激光测距次数、激光重复频率的测定等功能，脉冲计数器可以通过显示面板显示出射激光脉冲总数、重复频率和重复频率精度等信息；

外显示器通过转换插座和被测脉冲激光仪器进行数据交换，完成对被测脉冲激光仪器所发出每个激光脉冲对应的测量距离值的显示功能；

同时外显示装置还可完成所有数据的存储和与外部计算机通讯功能，外显示装置通过其内部的存储器把每次操作的结果数据加以存储，以后的任何时间可以通过周期选择键、脉冲选择键进行查看，外显示装置通过通讯接口和外部计算机进行数据交换，任何时间可以把其存储的数据传送给计算机，由计算机的可视化程序分析照射期间指示器的性能指标；

一种侧向激光脉冲同步探测装置在完成上述功能时，把光电探测器通过固定支架装配在被测脉冲激光仪器的激光出射通道底端，通过电缆和显示控制装置相连，外显示装置通过转换插座和被测脉冲激光仪器相连，在被测脉冲激光仪器发出激光脉冲时，其脉冲个数、周期个数、周期精度、对应的距离值信息即时在显示控制装置显示出来，也可通过通讯接口和外部计算机相连，把显示控制装置存储的数据传送给计算机，在计算机中记录和分析。

附图说明

附图1为一种侧向激光脉冲同步探测装置的显示控制装置操作面板图，其中1，显示控制装置，2，脉冲计数器，3，外显示器，4，通讯按钮，5，周期选择按钮，6，脉冲选择按钮，7，工作周期总数显示区，8，激光脉冲总数显示区，9，重复频率显示区，10，重复频率精度显示区，11，出射激光日期显示区，12，出射激光时间显示区，13，距离显示区；

附图2为一种侧向激光脉冲同步探测装置的工作连接图，其中1，显示控制装置，14，激光测距目标指示器，15，指示器激光发射通道，16，固定支架，17，光电探测器，18，顺序交换装置插座，19，外部计算机；

附图3为一种侧向激光脉冲同步探测装置电路结构框图，其中1，显示控制装置，17，光电探测器，18，顺序交换装置插座，19，外部计算机，20，计数器，21，通讯接口匹配模块，22，时间间隔测定器，23，存储器，24，51单片机，25，键盘/显示模块，26，通讯接口模块；

具体实施方式

如图所示，本发明的一种侧向激光脉冲同步探测装置包括附图2中显示控制装置1、转换插座18、光电探测器17三部分；

本发明的显示控制装置包括附图1中脉冲计数器2、显示控制装置3，其中脉冲计数器2前面板包括通讯按钮4、周期选择按钮5、脉冲选择按钮6、照射周期总数显示区7、激光脉冲总数显示区8、重复频率显示区9、重复频率精度显示区10，显示控制装置3前面板包括高低显示区11、方位显示区12、距离显示区13，其中显示控制装置内部电路包括附图3中计数器20、通讯接口匹配模块21、时间间隔测定器22、存储器23、51单片机24、键盘/显示模块25、通讯接口模块26；

本发明的转换装置插座把显示控制装置的通讯接口匹配模块和被测脉冲激光仪器相连接，通讯接口匹配模块内部由电压转换、RS232接口匹配、数据缓冲电路组成，接收被测脉冲激光仪器工作状态发出激光脉冲后的距离值，并把所有数据送给存储器储存，本发明采用中国电子科技集团公司第四十四研究所研制的GT106型硅探测器，该探测器峰值光谱响应区覆盖指示器发出的1.06μm激光，响应速度10ns，光敏面0.1mm，可以响应指示器发出的高能量、短脉冲激光，光电探测器内置GT106的偏置电路，当指示器发出激光脉冲时，光电探测器实现光电转化，把激光脉冲转换为电脉冲信号，送给计数器和时间间隔测定器，本发明的计数器采用普通的计数器芯片54LS393完成，时间间隔测定器采用CPLD可编程逻辑器件EPM7128完成，内部编程写入三级级联脉冲计数，把高频时钟脉冲分频后在内部计数，实现脉冲间隔的时间测定，计数和测定的时间间隔数据送给存储器储存，显示控制装置由51单片机实现整机时序逻辑的控制，管理外部键盘/显示模块和通讯接口电路；

本发明的一种侧向激光脉冲同步探测装置在工作时，首先把光电探测器通过固定支架装配在被测脉冲激光仪器的激光出射通道底端，通过电缆和显示控制装置相连，外显示装置通过转换插座和被测脉冲激光仪器相连，在被测脉冲激光仪器测距状态发出激光脉冲时，光电探测器接收激光脉冲信号，换为电脉冲信号，送给计数器和时间间隔测定器，计数器对输入的激光脉冲和照射周期进行计数，时间间隔测定器对编码脉冲的时间间隔进行测定，并把计数和时间间隔数据送给存储器，同时转换插座把被测脉冲激光仪器内的测量距离值信息通过通讯接口匹配模块送给存储器，51单片机控制整机工作时序，把存储器内的数据通过显示模块即时显示，或通过通讯接口把数据传送给外部计算机，供事后的分析和检查；

采用本发明的一种侧向激光脉冲同步探测装置可以对被测脉冲激光仪器的出射激光个数和工作周期个数进行全寿命的计数，同时把每次出射激光的距离、日期、时间信息存储和显示，作为同步分析和长期储存的依据，采用此装置不影响被测脉冲激光仪器的操作，本装置体积小、成本低、操作使用方便、自动化程度高，对提高被测脉冲激光仪器的性能发挥和全寿命技术状态管理起到一定辅助作用。

Claims (2)

1.一种侧向激光脉冲同步探测装置，其特征在于包括显示控制装置、转换装置插座、光电探测器三部分，其中显示控制装置分脉冲计数器和外显示器两部分。

2.根据权利要求1所述的光电探测器和显示控制装置，其特征在于光电探测器通过固定支架装配在被测脉冲激光仪器的激光出射通道底部，在被测脉冲激光仪器工作时，接收大气散射激光脉冲，完成从激光脉冲到电脉冲的光电转换，脉冲计数器接收光电探测器回送的脉冲信号，并对激光脉冲进行计数和时间间隔的测定，完成被测脉冲激光仪器工作周期次数、激光测距次数、重复频率的测定等功能。