CN110274699B - 一种激光照射指示器综合性能检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光照射指示器综合性能检测设备，包括用于检测激光照射指示器综合性能的检测设备；所述检测设备与外部计算机电连接；所述检测设备由编码激光采集前端、激光测距采集前端和主控单元组成；所述编码激光采集前端其输出端及所述激光测距采集前端其输出端分别与主控单元电连接；所述主控单元通过通讯电缆与外部计算机通讯连接；本发明的激光照射指示器综合性能检测设备，能够检测激光照射指示器的重频编码脉冲激光性能和激光测距性能，且检测设备体积较小，便于携带。

Description

一种激光照射指示器综合性能检测设备

技术领域

本发明涉及一种激光照射指示器综合性能检测设备，属于激光测试技术领域。

背景技术

末端制导武器系统中，激光照射指示器发射高能重频激光束照射目标并提供目标的距离、方位信息，其激光测距和照射两种状态下的性能指标是决定系统制导精度的关键；指示器组成复杂，在日常维护、储存保养、训练和使用时，由于误操作、错误的维护保养、冲击震动、野蛮操作、调整方法不正确等各种因素，使指示器性能受到影响，故障率也因此比其他光电装备要高很多；发生故障或者失调的激光照射器势必影响武器打击效果；对激光照射指示器开展综合性能检测对提升末端制导武器系统战斗力具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种激光照射指示器综合性能检测设备，能够检测激光照射指示器的重频编码脉冲激光性能和激光测距性能，且检测设备体积较小，便于携带。

本发明的激光照射指示器综合性能检测设备，包括用于检测激光照射指示器综合性能的检测设备；所述检测设备与外部计算机电连接；所述检测设备由编码激光采集前端、激光测距采集前端和主控单元组成；所述编码激光采集前端其输出端及所述激光测距采集前端其输出端分别与主控单元电连接；所述主控单元通过通讯电缆与外部计算机通讯连接，编码激光采集前端主要用于接收采集发自指示器的重频编码激光，并对所采集的激光信号进行滤光、会聚、放大、解调等一系列处理后，检测出每个激光脉冲的开始和结束信号，然后将每个脉冲激光特征信息送至主控单元；激光测距采集前端采用光电耦合法设计，分为接收系统和发射系统两部分，其中接收系统接收待测激光照射指示器发出的激光脉冲，并以此信号作为计时开门信号；发射系统模拟激光照射指示器发射激光脉冲一定时间后的回波信号，该回波信号被激光照射指示器的接收装置接收后，作为计时关门信号；

所述编码激光采集前端包括由前至后依次摆放的编码滤光片、编码会聚透镜和高速光电探测器；所述高速光电探测器电连接至信号处理电路；所述信号处理电路其输出端与主控单元电连接，用于接收采集发自激光照射指示器的重频编码激光，并对所采集的激光信号进行滤光、会聚、放大、解调等一系列处理后，检测出每个激光脉冲的开始和结束信号，然后将每个脉冲激光特征信息送至主控单元；具体的，当被采集的激光照射指示器以连续脉冲方式或重频编码方式发出序列激光脉冲时，经编码滤光片和编码会聚透镜后，被高速光电探测器接收，而后通过信号处理电路的放大器和解调器检测每一个激光脉冲的开始和结束信号，送入主控单元，触发重复频率测时器电路进行计数；这样可根据时钟周期计算出照射周期，同时对脉冲个数进行计数，据此，可以计算出待检测的脉冲个数、脉冲间隔、脉冲频率、频率精度、周期、周期精度等参数；

所述激光测距采集前端由接收系统和发射系统组成；

所述接收系统依次包括接收滤光片、接收物镜、取样管和能量计；所述接收物镜为会聚透镜；所述取样管为光电探测器，其为一对激光脉冲感光的二极管；所述能量计为热释电探测器，接收被测激光照射指示器发出的激光脉冲，取样管为一对激光脉冲感光的二极管，当激光脉冲到来时，给精密延时信号发生器提供开门信号；同时，能量计测量出激光脉冲的能量值；

所述发射系统由发射物镜和半导体激光器组成；所述发射物镜为三片型，其由双胶物镜和正透镜组成，主要是为了校正像差，以便发射准平行光束，检查测距能力；所述发射物镜前侧还安装有一平面保护玻璃和一衰减片，可将激光衰减后与接收系统测试电压相匹配，使发射系统发出的激光能量模拟最大测程发射回来的能量值，检查测距能力；

所述主控单元包括数据采集处理模块、数据存储控制模块和人机接口模块组成；所述编码激光采集前端和激光测距采集前端分别与数据采集处理模块电连接；所述数据采集处理模块与数据存储控制模块电连接；所述数据存储控制模块通过人机接口模块与外部计算机通讯连接，主控单元主要由数据采集处理模块、数据存储模块和人机接口模块组成，当主控单元与编码激光采集前端配合使用时，可根据前端传来的脉冲激光特征信息，可检测激光照射指示器所发射的脉冲个数、脉冲间隔、脉冲频率、频率精度、周期、周期精度等参数；当主控单元与激光测距采集前端配合使用时，可检测激光照射指示器的测距能力、精度、距离分辨率、脉冲能量等指标。

进一步地，当被采集的激光照射指示器以连续脉冲方式或重频编码方式发出序列激光脉冲时，所述激光照射指示器的序列激光脉冲受大气散热后，散热信号经编码滤光片和编码会聚透镜后会聚至高速光电探测器其光敏面上。

进一步地，所述信号处理电路由放大器和解调器组成。

进一步地，所述编码激光采集前端通过固定支架安装于激光照射指示器的激光出射通道底端，且编码激光采集前端通过激光脉冲电缆与激光照射指示器连接。

作为优选的实施方案，用于检测重频编码脉冲激光性能时，所述数据存储控制模块包括ARM单片机和存储器；所述存储器与ARM单片机电连接；所述数据采集处理模块为重复频率测时器电路，其包括计数器，及与计数器电连接的时间间隔测定器和CPLD可编程逻辑器件；所述计数器、时间间隔测定器和CPLD可编程逻辑器件分别与ARM单片机电连接；所述人机接口模块包括通讯接口匹配模块、键盘/显示模块和通讯接口模块；所述通讯接口匹配模块分别与时间间隔测定器和存储器电连接；所述键盘/显示模块与ARM单片机电连接；所述ARM单片机通过通讯接口模块与外部计算机通讯连接；所述编码激光采集前端与数据采集处理模块的计数器电连接；所述激光照射指示器通过顺序交换装置插座与通讯接口匹配模块相连，激光照射指示器工作时输出的激光脉冲个数、周期个数、编码精度等参数通过编码激光采集前端完成光电转换，然后进行计数和脉冲间隔时间测量；从而实现激光照射指示器各种工作状态的同步监测；所有激光脉冲信息存储满时，自动更新数据，这些记录数据在任何时候都可通过通讯电缆和外部计算机相连，把历次测得的数据传至外部计算机中存储或用可视化软件进行分析。

作为优选的实施方案，用于检测激光测距性能时，所述数据存储控制模块包括带有存储单元的8051单片机、激光脉冲信号同步器和发光强度控制电路；所述发光强度控制电路其输出端与发射系统的半导体激光器电连接；所述数据采集处理模块包括用于与接收系统的能量计电连接的A/D转换器及精确延时电路；所述精确延时电路由数据信号处理器、精密测时器和精密延时信号发生器组成；所述精密测时器其输出端及精密延时信号发生器其输入端分别与数据信号处理器电连接；所述A/D转换器和数据信号处理器分别与8051单片机电连接；所述精密测时器其输入端与激光脉冲信号同步器电连接；所述精密延时信号发生器其输出端与发光强度控制电路电连接；；所述人机接口模块包括通讯控制接口单元和通讯接口单元；所述8051单片机通过通讯控制接口单元与激光照射指示器通讯连接；所述8051单片机通过通讯接口单元与外部计算机通讯连接，以被测激光照射指示器发出的光信号作为主控单元计时开门信号，通过精确延时电路延时后，通过发光强度控制电路和半导体激光器发射标准光源，发出一束波长与激光指示器一致的且功率与相应距离对应的脉冲激光，使激光照射指示器接收，从而检查测距能力、精度、距离分辨率等指标；同时，安装能量计，用来检测被测激光照射指示器的能量；此外，还设置与激光照射指示器的通讯控制接口单元，用来控制被测激光照射指示器工作。

进一步地，所述半导体激光器为能够发出激光波长为1.064μm的发光二极管。

本发明与现有技术相比较，本发明的激光照射指示器综合性能检测设备，编码激光采集前端与主控单元配合使用，可完成激光照射指示器脉冲个数、脉冲间隔、脉冲频率、频率精度、周期、周期精度等性能指标的检测；激光测距采集前端与主控单元配合使用，可完成激光照射指示器测距能力、精度、距离分辨率、脉冲能量等性能指标的检测；能够检测激光照射指示器的重频编码脉冲激光性能和激光测距性能，且检测设备体积较小，便于携带。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意框图。

图2是本发明的编码激光采集前端结构示意图。

图3是本发明的激光测距采集前端结构示意图。

图4是本发明的实施例1主控单元的结构示意框图。

图5是本发明的实施例2主控单元的结构示意框图。

附图中各部件标注为：1-外部计算机，2-编码激光采集前端，21-编码滤光片，22-编码会聚透镜，23-高速光电探测器，24-信号处理电路，241-放大器，242-解调器，3-激光测距采集前端，31-接收系统，311-接收滤光片，312-接收物镜，313-取样管，314-能量计，32-发射系统，321-发射物镜，3211-双胶物镜，3212-正透镜，322-半导体激光器，323-保护玻璃，324-衰减片，4-主控单元，41-数据采集处理模块，42-数据存储控制模块，421-放大器，422-解调器，43-人机接口模块，5-激光照射指示器，6-激光脉冲电缆，7-顺序交换装置插座。

具体实施方式

实施例1：

如图1至图4所示的激光照射指示器综合性能检测设备，包括用于检测激光照射指示器5综合性能的检测设备；所述检测设备与外部计算机1电连接；所述检测设备由编码激光采集前端2、激光测距采集前端3和主控单元4组成；所述编码激光采集前端2其输出端及所述激光测距采集前端3其输出端分别与主控单元4电连接；所述主控单元4通过通讯电缆与外部计算1机通讯连接；

所述编码激光采集前端2包括由前至后依次摆放的编码滤光片21、编码会聚透镜22和高速光电探测器23；所述高速光电探测器23电连接至信号处理电路24；所述信号处理电路24其输出端与主控单元4电连接；

所述激光测距采集前端3由接收系统31和发射系统32组成；

所述接收系统31依次包括接收滤光片311、接收物镜312、取样管313和能量计314；所述接收物镜312为会聚透镜；所述取样管313为光电探测器，其为一对激光脉冲感光的二极管；所述能量计314为热释电探测器；

所述发射系统32由发射物镜321和半导体激光器322组成；所述发射物镜321为三片型，其由双胶物镜3211和正透镜3212组成；所述发射物镜321前侧还安装有一平面保护玻璃323和一衰减片324；

所述主控单元4包括数据采集处理模块41、数据存储控制模块42和人机接口模块43组成；所述编码激光采集前端2和激光测距采集前端3分别与数据采集处理模块41电连接；所述数据采集处理模块41与数据存储控制模块42电连接；所述数据存储控制模块42通过人机接口模块43与外部计算机1通讯连接。

当被采集的激光照射指示器以连续脉冲方式或重频编码方式发出序列激光脉冲时，所述激光照射指示器5的序列激光脉冲受大气散热后，散热信号经编码滤光片21和编码会聚透镜22后会聚至高速光电探测器23其光敏面上。

所述信号处理电路24由放大器241和解调器242组成。

所述编码激光采集前端2通过固定支架(未图示)安装于激光照射指示器5的激光出射通道底端，且编码激光采集前端2通过激光脉冲电缆6与激光照射指示器5连接。

用于检测重频编码脉冲激光性能时，所述数据存储控制模块42包括ARM单片机和存储器；所述存储器与ARM单片机电连接；所述数据采集处理模块为重复频率测时器电路，其41包括计数器，及与计数器电连接的时间间隔测定器和CPLD可编程逻辑器件；所述计数器、时间间隔测定器和CPLD可编程逻辑器件分别与ARM单片机电连接；所述人机接口模块43包括通讯接口匹配模块、键盘/显示模块和通讯接口模块；所述通讯接口匹配模块分别与时间间隔测定器和存储器电连接；所述键盘/显示模块与ARM单片机电连接；所述ARM单片机通过通讯接口模块与外部计算机1通讯连接；所述编码激光采集前端与数据采集处理模块的计数器电连接；所述激光照射指示器5通过顺序交换装置插座7与通讯接口匹配模块相连。

实施例2：

如图5所示的激光照射指示器综合性能检测设备，其结构与实施例1基本相同，其中，用于检测激光测距性能时，所述数据存储控制模块42包括带有存储单元的8051单片机、激光脉冲信号同步器和发光强度控制电路；所述发光强度控制电路其输出端与发射系统32的半导体激光器322电连接；所述数据采集处理模块41包括用于与接收系统31的能量计314电连接的A/D转换器及精确延时电路；所述精确延时电路由数据信号处理器、精密测时器和精密延时信号发生器组成；所述精密测时器其输出端及精密延时信号发生器其输入端分别与数据信号处理器电连接；所述A/D转换器和数据信号处理器分别与8051单片机电连接；所述精密测时器其输入端与激光脉冲信号同步器电连接；所述精密延时信号发生器其输出端与发光强度控制电路电连接；所述人机接口模块43包括通讯控制接口单元和通讯接口单元；所述8051单片机通过通讯控制接口单元与激光照射指示器5通讯连接；所述8051单片机通过通讯接口单元与外部计算机1通讯连接。所述半导体激光器322为能够发出激光波长为1.064μm的发光二极管。

本发明的激光照射指示器综合性能检测设备，编码激光采集前端与主控单元配合使用，可完成激光照射指示器脉冲个数、脉冲间隔、脉冲频率、频率精度、周期、周期精度等性能指标的检测；激光测距采集前端与主控单元配合使用，可完成激光照射指示器测距能力、精度、距离分辨率、脉冲能量等性能指标的检测；便携式、一体化设计方案减小了仪器的体积，提高了硬件的模块化结构和软件的可靠性与可视化程度；本发明的检测设备可用于部队的野外检测和维修、验收部门的室内检测，且实验证明,本发明的检测设备具有较高的检测精度和可操作性。

上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (5)

1.一种激光照射指示器综合性能检测设备，包括用于检测激光照射指示器综合性能的检测设备；所述检测设备与外部计算机电连接；其特征在于：所述检测设备由编码激光采集前端、激光测距采集前端和主控单元组成；所述编码激光采集前端其输出端及所述激光测距采集前端其输出端分别与主控单元电连接；所述主控单元通过通讯电缆与外部计算机通讯连接；

所述编码激光采集前端包括由前至后依次摆放的编码滤光片、编码会聚透镜和高速光电探测器；所述高速光电探测器电连接至信号处理电路；所述信号处理电路其输出端与主控单元电连接；

所述激光测距采集前端由接收系统和发射系统组成；

所述接收系统依次包括接收滤光片、接收物镜、取样管和能量计；所述接收物镜为会聚透镜；所述取样管为光电探测器，其为一对激光脉冲感光的二极管；所述能量计为热释电探测器；

所述发射系统由发射物镜和半导体激光器组成；所述发射物镜为三片型，其由双胶物镜和正透镜组成；所述发射物镜前侧还安装有一平面保护玻璃和一衰减片；

所述主控单元包括数据采集处理模块、数据存储控制模块和人机接口模块组成；所述编码激光采集前端和激光测距采集前端分别与数据采集处理模块电连接；所述数据采集处理模块与数据存储控制模块电连接；所述数据存储控制模块通过人机接口模块与外部计算机通讯连接；

当被采集的激光照射指示器以连续脉冲方式或重频编码方式发出序列激光脉冲时，所述激光照射指示器的序列激光脉冲受大气散热后，散热信号经编码滤光片和编码会聚透镜后会聚至高速光电探测器其光敏面上；

所述编码激光采集前端通过固定支架安装于激光照射指示器的激光出射通道底端，且编码激光采集前端通过激光脉冲电缆与激光照射指示器连接。

2.根据权利要求1所述的激光照射指示器综合性能检测设备，其特征在于：所述信号处理电路由放大器和解调器组成。

3.根据权利要求1所述的激光照射指示器综合性能检测设备，其特征在于：用于检测重频编码脉冲激光性能时，

所述数据存储控制模块包括ARM单片机和存储器；所述存储器与ARM单片机电连接；

所述数据采集处理模块为重复频率测时器电路，其包括计数器，及与计数器电连接的时间间隔测定器和CPLD可编程逻辑器件；所述计数器、时间间隔测定器和CPLD可编程逻辑器件分别与ARM单片机电连接；

所述人机接口模块包括通讯接口匹配模块、键盘/显示模块和通讯接口模块；所述通讯接口匹配模块分别与时间间隔测定器和存储器电连接；所述键盘/显示模块与ARM单片机电连接；所述ARM单片机通过通讯接口模块与外部计算机通讯连接；

所述编码激光采集前端与数据采集处理模块的计数器电连接；所述激光照射指示器通过顺序交换装置插座与通讯接口匹配模块相连。

4.根据权利要求1所述的激光照射指示器综合性能检测设备，其特征在于：用于检测激光测距性能时，

所述数据存储控制模块包括带有存储单元的8051单片机、激光脉冲信号同步器和发光强度控制电路；所述发光强度控制电路其输出端与发射系统的半导体激光器电连接；

所述数据采集处理模块包括用于与接收系统的能量计电连接的A/D转换器及精确延时电路；所述精确延时电路由数据信号处理器、精密测时器和精密延时信号发生器组成；所述精密测时器其输出端及精密延时信号发生器其输入端分别与数据信号处理器电连接；所述A/D转换器和数据信号处理器分别与8051单片机电连接；所述精密测时器其输入端与激光脉冲信号同步器电连接；所述精密延时信号发生器其输出端与发光强度控制电路电连接；

所述人机接口模块包括通讯控制接口单元和通讯接口单元；所述8051单片机通过通讯控制接口单元与激光照射指示器通讯连接；所述8051单片机通过通讯接口单元与外部计算机通讯连接。

5.根据权利要求1或4所述的激光照射指示器综合性能检测设备，其特征在于：所述半导体激光器为能够发出激光波长为1.064μm的发光二极管。