CN107817009B - 一种激光自混合探测监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的激光自混合探测监测装置，包括透镜组件、激光二极管、跨阻放大器、跟踪放大器以及恒流源，所述激光二极管的第一光信号按照预设方向透过所述透镜组件照射在被测物体上，经过所述被测物体反射或散射的第二光信号经过所述透镜组件回馈至所述激光二极管，所述激光二极管利用所述第二光信号产生自混合信号，所述自混合信号包括直流信号和交流信号，所述跨阻放大器对所述交流信号进行测量，所述跟踪放大器对所述直流信号进行慢变信号的跟踪并将输出信号输出至所述恒流源，所述恒流源根据所述跟踪放大器的输出信号调节输出电流，补偿环境噪声、市电、温度等慢变的交流信号，实现滤除噪声的目的。
Description
技术领域
本发明涉及激光探测技术领域，特别涉及一种激光自混合探测监测装置。
背景技术
激光自混合干涉效应是指激光器的输出光被外界物体部分反射或散射后，重新反馈回激光器的谐振腔内，这部分携带外部物体信息的反馈光与腔巧光发生干涉，调制激光器的输出特性，从而可以实现对目标物的物理量的测量。与传统干涉系统相比，自混合干涉系统仅有一个干涉通道，结构简单、紧凑，易准直，灵敏度高，目前已广泛应用于工业测量、科学研巧、国防军事等众多领域。
激光自混合技术受到越来越广泛的关注，从测量电机的振动频率到测量人体的脉搏。其中的激光二级管内部的光电检测是该类应用的关键部件。目前主要采用电容隔离的方式采集微安级别的自混合信号。实际应用中由于电容随着频率的不同阻抗不同，并且存在一定的漏电流，尤其是环境噪声、市电、温度等慢变的交流信号会影响测量结果。在高精度测量的场景下有一定的限制。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种激光自混合探测监测装置，补偿环境噪声、市电、温度等慢变的交流信号，实现滤除噪声的目的。
一种激光自混合探测监测装置，包括透镜组件、激光二极管、跨阻放大器、跟踪放大器以及恒流源，所述激光二极管的第一光信号按照预设方向透过所述透镜组件照射在被测物体上，经过所述被测物体反射或散射的第二光信号经过所述透镜组件回馈至所述激光二极管，所述激光二极管利用所述第二光信号产生自混合信号，所述自混合信号包括直流信号和交流信号，所述跨阻放大器对所述交流信号进行测量，所述跟踪放大器对所述直流信号进行慢变信号的跟踪并将输出信号输出至所述恒流源，所述恒流源根据所述跟踪放大器的输出信号调节输出电流。
可选地，所述透镜组件包括至少两片平行设置的凸透镜，所述凸透镜的光轴与所述激光二极管的照射方向共线。
可选地，所述跟踪放大器包括电阻和电容，所述交流信号的截止频率由电容和电阻的乘积相关。
可选地，所述激光二极管包括激光发散二极管和光电二极管，所述激光二极管的输出端分别与所述恒流源、所述跟踪放大器电连接。
可选地，所述激光二极管还包括光电探测管，所述光电探测管生成所述自混合信号。
可选地，所述交流信号为微安级的交流信号。
可选地，所述直流信号为毫安级的直流信号。
本发明提供的激光自混合探测监测装置，包括透镜组件、激光二极管、跨阻放大器、跟踪放大器以及恒流源，所述激光二极管的第一光信号按照预设方向透过所述透镜组件照射在被测物体上，经过所述被测物体反射或散射的第二光信号经过所述透镜组件回馈至所述激光二极管，所述激光二极管利用所述第二光信号产生自混合信号，所述自混合信号包括直流信号和交流信号，所述跨阻放大器对所述交流信号进行测量，所述跟踪放大器对所述直流信号进行慢变信号的跟踪并将输出信号输出至所述恒流源，所述恒流源根据所述跟踪放大器的输出信号调节输出电流，补偿环境噪声、市电、温度等慢变的交流信号，实现滤除噪声的目的。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的激光自混合探测监测装置的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
结合图1所示，本发明实施例中提供一种激光自混合探测监测装置，包括透镜组件1、激光二极管2、跨阻放大器3、跟踪放大器4以及恒流源5，所述激光二极管2的第一光信号按照预设方向透过所述透镜组件照射在被测物体上，经过所述被测物体反射或散射的第二光信号经过所述透镜组件1回馈至所述激光二极管2，所述激光二极管2利用所述第二光信号产生自混合信号，所述自混合信号包括直流信号和交流信号，所述跨阻放大器3对所述交流信号进行测量，所述跟踪放大器4对所述直流信号进行慢变信号的跟踪并将输出信号输出至所述恒流源5，所述恒流源5根据所述跟踪放大器4的输出信号调节输出电流，预设方向可以是水平方向，对此不做限定。
可选地，所述透镜组件1包括至少两片平行设置的凸透镜，所述凸透镜的光轴与所述激光二极管2的照射方向共线，激光二极管2由水平方向照射到后透镜2，后照射到振动物体上，被物体反射回透镜2后回馈至激光二极管2，在激光二极管2中的光电探测管中产生自混合信号,根据自混合信号可以完成距离的测量。
可选地，所述跟踪放大器4包括电阻和电容，所述交流信号的截止频率由电容和电阻的乘积相关。
可选地，所述激光二极管2包括激光发散二极管和光电二极管，所述激光二极管的输出端分别与所述恒流源5、所述跟踪放大器4电连接。
可选地，所述激光二极管2还包括光电探测管，所述光电探测管生成所述自混合信号。
可选地，所述交流信号为微安级的交流信号，所述直流信号为毫安级的直流信号，对此不做限定。
具体地，激光二极管2由激光发散二极管和与其封装在一起的光电二极管组成，后级信号滤噪放大组件，由跨阻放大器、跟踪放大器、恒流源组成。其中跨阻放大器完成交流信号的测量，跟踪放大器实现慢变信号的跟踪，跟踪放大器输出送给恒流源，恒流源根据跟踪放大器的输出信号调节输出电流，从而补偿环境噪声、市电、温度等慢变的交流信号，实现滤除噪声的目的。
结合图1所示，在使用时，激光二极管2由水平方向照射到后透镜2，后照射到振动物体上，被物体反射回透镜2后回馈至激光二极管2，在激光二极管2中的光电探测管中产生自混合信号。自混合信号有毫安级的直流信号和微安级的交流信号，直流信号被恒流源5补偿平衡消除，交流信号通过跨阻放大器3进行放大，其中慢变的交流信号经过跟踪放大器4的积分作用调节恒流源5的补偿电流实现补偿环境噪声、市电、温度等慢变的交流信号，实现滤除噪声的目的，其中慢变的交流信号的截止频率由C1和R2的乘积决定。
本发明提供的激光自混合探测监测装置，包括透镜组件、激光二极管、跨阻放大器、跟踪放大器以及恒流源，所述激光二极管的第一光信号按照预设方向透过所述透镜组件照射在被测物体上，经过所述被测物体反射或散射的第二光信号经过所述透镜组件回馈至所述激光二极管，所述激光二极管利用所述第二光信号产生自混合信号，所述自混合信号包括直流信号和交流信号，所述跨阻放大器对所述交流信号进行测量，所述跟踪放大器对所述直流信号进行慢变信号的跟踪并将输出信号输出至所述恒流源，所述恒流源根据所述跟踪放大器的输出信号调节输出电流，补偿环境噪声、市电、温度等慢变的交流信号，实现滤除噪声的目的。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种激光自混合探测监测装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种激光自混合探测监测装置，其特征在于，包括透镜组件、激光二极管、跨阻放大器、跟踪放大器以及恒流源，所述激光二极管的第一光信号按照预设方向透过所述透镜组件照射在被测物体上，经过所述被测物体反射或散射的第二光信号经过所述透镜组件回馈至所述激光二极管，所述激光二极管利用所述第二光信号产生自混合信号，所述自混合信号包括直流信号和交流信号，所述跨阻放大器对所述交流信号进行测量，所述跟踪放大器对所述交流信号进行慢变信号的跟踪并将输出信号输出至所述恒流源，所述恒流源根据所述跟踪放大器的输出信号调节输出电流；
所述跟踪放大器包括电阻和电容，慢变的交流信号的截止频率由电容和电阻的乘积决定；
所述激光二极管包括激光发散二极管和光电二极管，所述激光二极管的输出端分别与所述恒流源、所述跟踪放大器电连接。
2.根据权利要求1所述的激光自混合探测监测装置，其特征在于，所述透镜组件包括至少两片平行设置的凸透镜，所述凸透镜的光轴与所述激光二极管的照射方向共线。
3.根据权利要求1所述的激光自混合探测监测装置，其特征在于，所述激光二极管还包括光电探测管，所述光电探测管生成所述自混合信号。
4.根据权利要求1所述的激光自混合探测监测装置，其特征在于，所述交流信号为微安级的交流信号。
5.根据权利要求1所述的激光自混合探测监测装置，其特征在于，所述直流信号为毫安级的直流信号。
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