CN114755660A - 飞焦级脉冲激光能量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种飞焦级脉冲激光能量测量装置，属于激光能量测量技术领域。本装置采用基于模拟积分的脉冲激光能量测量方法，通过光电探测模块顺次连接增益自调节放大模块、程控积分模块、信号调理模块、数据采集测量模块，对被测脉冲激光进行光电转换、幅值调理以及模拟积分处理，利用程控积分模块输出积分响应信号峰值电压与被测激光能量之间的线性关系，通过数据采集测量模块测量信号调理模块输出信号峰值电压实现脉冲激光能量测量，有效降低了装置复杂度和成本，便于轻量化、小型化、一体化设计，适用于生产测试现场测试和校准。
Description
技术领域
本发明属于激光能量测量技术领域，具体涉及一种飞焦级脉冲激光能量测量装置。
背景技术
飞焦级微能量脉冲激光作为激励光信号源，广泛应用于激光告警设备、激光制导设备、激光雷达以及激光测距机等激光探测相关设备的检测与标定测试中，其能量标定的准确性直接决定了激光探测设备探测距离指标测量及标定的正确性。目前，通用激光能量测量装置均基于模拟积分的激光能量测量原理进行设计，且为了适应不同脉冲宽度，不同重复频率脉冲激光的测量需求，采用长积分时间常数，全重复周期积分设计，导致响应信号幅值衰减，噪声干扰信号低频分量积累被放大，严重降低其微能量探测性能，恶化其能量测量准确性，导致其无法对飞焦级脉冲激光能量进行测量。相关计量机构针对飞焦级脉冲激光能量的测量需求，在实验室内使用光电倍增管和采样率高达3Gbps的AD采集卡，搭建出基于数字积分的激光能量测量原理的飞焦级脉冲激光能量标定装置，可实现飞焦级脉冲激光能量测量，但由于该标定装置结构复杂，集成度低、一体化设计难度大，难以推广至生产测试现场，从而导致飞焦级脉冲激光能量参数溯源路径不完善，量值难以统一。
针对上述问题，结合激光制导设备、激光雷达以及激光测距机等激光探测设备测试用脉冲激励光重复频率准确、脉冲宽度不变、脉冲能量稳定的特点，如果脉冲激光能量测量装置基于模拟积分原理，采用积分参数自适应技术进行设计，根据被测脉冲激光的脉冲宽度和重复周期，动态控制和调整积分时间常数和积分起始时刻，抑制噪声干扰信号低频分量的积累放大效应，优化激光能量测量装置的最小可测量能量参数，可实现飞焦级脉冲激光能量测量，同时可降低装置的复杂度和成本，实现一体化设计，易于推广至生产测试现场，作为飞焦级脉冲激光能量标准的量值传递介质，用于激光告警设备、激光制导设备、激光雷达以及激光测距机等激光探测设备探测能力测量、标定以及量值溯源，实现量值统一，对完善激光探测设备的计量体系具有重大意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：解决激光制导设备、激光雷达以及激光测距机等激光探测设备的探测距离参数难以定标的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种飞焦级脉冲激光能量测量装置，包括：光电探测模块1、增益自调节放大模块2、程控积分模块3、信号调理模块4、数据采集测量模块5、脉冲参数监测模块6、综合控制模块7以及供电模块8；
所述光电探测模块1顺次连接增益自调节放大模块2、程控积分模块3、信号调理模块4、数据采集测量模块5以及综合控制模块7；脉冲参数监测模块6分别与增益自调节放大模块2和程控积分模块3连接；综合控制模块7分别与增益自调节放大模块2、信号调理模块4、数据采集测量模块5、脉冲参数监测模块6连接，供电模块8分别连接光电探测模块1和综合控制模块7；
所述光电探测模块1选用APD光电探测器实现光电转换，在能量范围为10fJ～1pJ的不同波形脉冲激光激励下，其输出响应信号最大峰值电压小于1.1V；
所述光电探测模块1包括APD光电探测器、运算放大器，采用跨阻放大原理，将激励光信号转换为响应电压信号；
所述增益自调节放大模块2用于接收光电探测模块1输出响应电信号，动态调整增益值，保证输出信号峰值电压范围为500mV～2V，输出至程控积分模块3，
所述脉冲参数监测模块6用于接收增益自调节放大模块2输出脉冲信号，测量、计算脉冲信号的脉冲宽度和重复周期这些脉冲特性参数，并根据所述脉冲特性参数动态调整程控积分模块3的积分时间常数、积分周期和积分起止时刻，实现积分参数的自适应动态调整，抑制噪声干扰信号低频分量的积累放大效应；
所述信号调理模块4用于调整程控积分模块3输出信号的幅值，保证其幅值满足数据采集测量模块5的输入信号幅值要求；
所述数据采集测量模块5用于测量信号调理模块4输出信号的峰值电压；
所述综合控制模块7用于实现数据采集测量模块5驱动、信号调理模块4测量档位控制以及最终测量结果计算和修正。
优选地，所述APD光电探测器采用靶面尺寸大于Φ4mm的硅基雪崩二极管，前置放大器采用公知跨阻放大电路，反馈电阻阻值为1000Ω。
优选地，所述增益自调节放大模块2由增益可调放大器和幅值判决电路组成，其中，增益可调放大器采用数字VGA放大器，其带宽设置为16MHz，增益调节范围为0dB～40dB，调节步进位1dB，幅值判决电路用于判定光电探测模块1输出响应信号峰值幅值范围，控制增益可调放大器进行增益动态调节。
优选地，所述脉冲参数监测模块6包括电压比较器、FPGA以测量脉冲信号的脉冲宽度以及重复周期，输出积分时序驱动信号以及积分时间常数调整指令，其中，所述电压比较器通过将输入信号复制与阈值电压比较，实现脉冲信号的起始时刻捕捉；所述FPGA用于测量脉冲信号的脉冲宽度以及重复周期，并计算和输出积分时序驱动信号以及积分时间常数调整指令。
优选地，所述程控积分模块3包括跨导放大器9、模拟开关10、积分电容网络11，其中跨导放大器9依次连接模拟开关10、积分电容网络11，实现输入脉冲信号模拟积分，通过控制模拟开关10的开启或闭合操作，实现积分起止时刻控制；通过调整积分电容网络11的等效容值，实现积分时间常数调整。
优选地，所述跨导放大器9的带宽为20MHz；高速模拟开关10根据脉冲参数监测模块6输出的积分时序驱动信号进行开启或闭合操作，实现积分起止时刻控制，其响应延时小于3ns；积分电容网络11由8路模拟开关和电容值分别为10pF、20pF、20pF、50pF、100pF、200pF、200pF以及500pF的8只电容器组成，通过8路模拟开关选通，调整积分电容等效容值，实现积分时间常数调整，其电容容值调节范围为10pF～1000pF，调节步进为10pF。
优选地，所述信号调理模块4包括程控增益放大器，增益调整范围为0dB～40dB。
优选地，所述数据采集测量模块5采用单通道AD转换芯片实现，其分辨率为16bits，最大转换速率1MHz。
本发明还提供了一种所述装置的工作方法，该装置利用被测脉冲激光能量值与模拟积分响应信号电压峰值之间的线性关系，通过测量积分响应信号的峰值电压值，实现脉冲激光能量测量，并根据被测激光的脉冲特性参数动态调整积分特性参数，抑制噪声干扰信号低频分量积累放大效应，提高微能量激光测量能力，保证其能量测量范围为10fJ～1pJ，测量不确定度为10％。
本发明还提供了一种所述装置的工作方法，包括以下步骤：
光电探测模块1接收到脉冲激光信号进行光电转换，响应度为R，输出响应电压信号Vr,org(t)至增益自调节放大模块2；增益自调节放大模块2将输入信号进行放大，放大增益为βadj，输出响应电压信号Vr,amp(t)至程控积分模块3；程控积分模块3接收到增益自调节放大模块2的输出信号Vr,amp(t)，在积分时序驱动信号的控制下进行积分，积分时间常数值为tτ，输出积分响应信号VINT,org(t)至信号调理模块4；信号调理模块4接收到积分响应信号VINT,org(t)，对其进行放大，其增益为βset，输出电压信号VINT,AMP(t)至数据采集测量模块5；数据采集测量模块5捕捉输入信号VINT,AMP(t)的电压峰值，进行AD转换，输出峰值电压值VINT,PK至综合控制模块7，综合控制模块7根据接收到的峰值电压值VINT,PK，按照式1计算脉冲激光能量ELP：
增益自调节放大模块2利用电压比较器将响应电压信号Vr,amp(t)的幅值与参考电压进行比较，判断响应电压信号Vr,amp(t)的峰值电压是否在500mV～2V的范围内，若其峰值电压处于该幅值范围内，则将当前增益值βadj上报至综合控制模块7，若响应电压信号Vr,amp(t)的峰值电压不在该幅值范围内，则上报异常信息至综合控制模块7，并根据式2，调整增益βadj：
增益自调节放大模块2输出响应电压信号Vr,amp(t)至脉冲参数监测模块6，脉冲参数监测模块6的高速比较器将增益自调节放大模块2输出响应电压信号Vr,amp(t)与阈值电压Vref进行比较，在响应电压信号Vr,amp(t)起始时刻产生一个触发脉冲信号，传输至FPGA芯片中，FPGA芯片记录响应电压信号Vr,amp(t)起始时刻ti,start和ti,stop，并计算、记录脉冲持续时间ti,L＝ti,stop-ti,start，并通过控制指令操控程控积分模块3调整积分时间常数
同时，将当前响应信号起始时刻ti,start与前序脉冲的起始时刻ti-1,start进行比较，计算脉冲重复周期ti,R＝ti,start-ti-1,start，并根据前序重复周期拟合计算下一个重复周期时间ti+1,R，生成积分时序驱动信号传输至程控积分模块3，驱动程控积分模块3对后序脉冲信号进行积分，其积分开启时刻为ti+1,start＝ti,start+ti+1,R-500ns，积分结束时刻为ti+1,stop＝ti,stop+ti+1,R+500ns。
(三)有益效果
本装置采用基于模拟积分的脉冲激光能量测量方法，通过光电探测模块顺次连接增益自调节放大模块、程控积分模块、信号调理模块、数据采集测量模块，对被测脉冲激光进行光电转换、幅值调理以及模拟积分处理，利用程控积分模块输出积分响应信号峰值电压与被测激光能量之间的线性关系，通过数据采集测量模块测量信号调理模块输出信号峰值电压实现脉冲激光能量测量，有效降低了装置复杂度和成本，便于轻量化、小型化、一体化设计，适用于生产测试现场测试和校准；通过脉冲参数监测模块分别与增益自调节放大模块、程控积分模块连接，形成自适应控制回路，脉冲参数监测模块实时监测增益自调节放大模块输出脉冲信号的脉冲宽度和脉冲重复周期，动态控制和调整程控积分模块的积分起止时刻以及积分时间常数，消除积分电路对外部杂散光、电路漂移等低频噪声信号的积累放大效应导致的测量误差，实现飞焦级脉冲激光能量准确测量，经过测试校准，其能量测量范围为10fJ～1pJ，测量不确定度为10％(k＝2)，该装置有效解决了激光制导设备、激光雷达以及激光测距机等激光探测设备的探测距离参数难以定标的问题。
附图说明
图1是本发明提供的飞焦级脉冲激光能量测量装置的模块连接图。
图2是本发明提供的程控积分模块的原理图。
其中，1、光电探测模块，2、增益自调节放大模块，3、程控积分模块，4、信号调理模块，5、数据采集测量模块，6、脉冲参数监测模块，7、综合控制模块，8、供电模块，9、跨导放大器，10、高速模拟开关，11、积分电容网络，12、缓冲放大器。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提供一种飞焦级脉冲激光能量测量装置，该装置基于模拟积分的激光能量测量原理，采用积分参数自适应技术进行设计，用于对具有固定重复频率的飞焦级微弱脉冲激光进行能量参数测量，通过监测被测激光的脉冲宽度、脉冲重复周期等脉冲特性参数，动态调整积分起始时刻以及积分时间常数，抑制噪声干扰信号低频分量的积累放大效应，降低积分线性误差和非线性误差，实现对飞焦级微弱脉冲激光能量高精度测量，其脉冲激光能量测量范围为10fJ～1pJ，测量不确定度为10％(k＝2)。该装置具有低复杂度、低成本，小体积、低功耗，易集成等特点，易于推广至生产测试现场，作为飞焦级脉冲激光能量标准的量值传递介质，实现飞焦级脉冲激光能量现场测量。
如图1所示，本发明所提出的飞焦级脉冲激光能量测量装置，包括：光电探测模块1、增益自调节放大模块2、程控积分模块3、信号调理模块4、数据采集测量模块5、脉冲参数监测模块6、综合控制模块7以及供电模块8；
所述光电探测模块1顺次连接增益自调节放大模块2、程控积分模块3、信号调理模块4、数据采集测量模块5以及综合控制模块7；脉冲参数监测模块6分别与增益自调节放大模块2和程控积分模块3连接；综合控制模块7分别与增益自调节放大模块2、信号调理模块4、数据采集测量模块5、脉冲参数监测模块6连接，供电模块8分别连接光电探测模块1和综合控制模块7；
该装置利用被测脉冲激光能量值与模拟积分响应信号电压峰值之间的线性关系，通过测量积分响应信号的峰值电压值，实现脉冲激光能量测量，并根据被测激光的脉冲特性参数动态调整积分特性参数，抑制噪声干扰信号低频分量积累放大效应，提高微能量激光测量能力，保证其能量测量范围为10fJ～1pJ，测量不确定度为10％(k＝2)。
按照本发明所提供的飞焦级脉冲激光能量测量装置，所述光电探测模块1选用大靶面APD光电探测器作为核心器件实现光电转换，其响应度为10000V/W，截止频率为12MHz，在能量范围为10fJ～1pJ的不同波形脉冲激光激励下，其输出响应信号最大峰值电压小于1.1V，有效消除窄脉宽脉冲激光照射造成的响应电压峰值过饱和现象，保证测量结果的正确性。
所述光电探测模块1由APD光电探测器、高速运算放大器和公知辅助电路组成，采用跨阻放大原理，用于将激励光信号转换为响应电压信号，其响应度为10000V/W，截至频率为12MHz，其中APD光电探测器采用靶面尺寸大于Φ4mm的硅基雪崩二极管，前置放大器采用公知跨阻放大电路，反馈电阻阻值为1000Ω；
所述增益自调节放大模块2用于接收光电探测模块1输出响应电信号，动态调整增益值，保证输出信号峰值电压范围为500mV～2V，输出至程控积分模块3，有效解决激光脉冲宽度差异导致的响应信号峰值电压值差异大的问题，提高测量精度。增益自调节放大模块2由增益可调放大器和幅值判决电路组成，用于自动调整输出信号幅值，保证输出信号峰值电压范围为500mV～2V。其中，增益可调放大器以数字VGA放大器作为核心器件辅以公知外围电路，其带宽设置为16MHz，增益调节范围为0dB～40dB，调节步进位1dB，幅值判决电路由高速电压比较器、参考电压源、PLD芯片以及公知外围电路组成，用于判定光电探测模块输出响应信号峰值幅值范围，控制增益可调放大器进行增益动态调节。
所述脉冲参数监测模块6用于接收增益自调节放大模块2输出脉冲信号，测量、计算脉冲信号的脉冲宽度和重复周期等脉冲特性参数，并根据所述脉冲特性参数动态调整程控积分模块3的积分时间常数、积分周期和积分起止时刻，实现积分参数的自适应动态调整，抑制噪声干扰信号低频分量的积累放大效应。
所示脉冲参数监测模块6由高速电压比较器、FPGA以及公知外围电路组成，用于测量脉冲信号的脉冲宽度以及重复周期，输出积分时序驱动信号以及积分时间常数调整指令。其中，所述高速电压比较器通过将输入信号复制与阈值电压比较，实现脉冲信号的起始时刻捕捉，其响应延时小于3ns；所述FPGA用于测量脉冲信号的脉冲宽度以及重复周期，并计算和输出积分时序驱动信号以及积分时间常数调整指令，其脉冲宽度和重复周期测量的时间分辨率为1ns。
如图2所示，所述程控积分模块3由跨导放大器9、高速模拟开关10、积分电容网络11以及缓冲放大器12组成，其中跨导放大器9依次连接高速模拟开关10、积分电容网络11以及缓冲放大器12，实现输入脉冲信号模拟积分，通过控制高速模拟开关10的开启或闭合操作，实现积分起止时刻控制；通过调整积分电容网络11的等效容值，实现积分时间常数调整。
所述跨导放大器9的带宽为20MHz；高速模拟开关10根据脉冲参数监测模块6输出的积分时序驱动信号进行开启或闭合操作，实现积分起止时刻控制，其响应延时小于3ns；积分电容网络11，由8路模拟开关和电容值分别为10pF、20pF、20pF、50pF、100pF、200pF、200pF以及500pF的8只电容器组成，通过8路模拟开关选通，调整积分电容等效容值，实现积分时间常数调整，其电容容值调节范围为10pF～1000pF，调节步进为10pF。
所述信号调理模块4，由FPGA程控增益放大器和公知外围电路组成，用于调整程控积分模块3输出信号的幅值，保证其幅值满足数据采集测量模块5的输入信号幅值要求，其增益调整范围为0dB～40dB；数据采集测量模块5采用单通道AD转换芯片辅以公知外围电路，用于测量信号调理模块输出信号的峰值电压，其分辨率为16bits，最大转换速率1MHz；
所示综合控制模块7，采用高性能的MCU芯片、CPLD芯片、标准工作电源以及公知外围电路，用于实现数据采集测量模块5驱动、信号调理模块4测量档位控制以及最终测量结果计算和修正，并提供友好的人机操控界面；
所述供电模块8采用DC-DC电源模块辅以公知外围电路，输出供电电压±12V，并为光电探测模块1提供-40V～－400V程控偏压。
飞焦级脉冲激光能量测量装置中，光电探测模块1接收到脉冲激光信号进行光电转换，响应度为R，输出响应电压信号Vr,org(t)至增益自调节放大模块2；增益自调节放大模块2将输入信号进行放大，放大增益为βadj，输出响应电压信号Vr,amp(t)至程控积分模块3；程控积分模块3接收到增益自调节放大模块2的输出信号Vr,amp(t)，在积分时序驱动信号的控制下进行积分，积分时间常数值为tτ，输出积分响应信号VINT,org(t)至信号调理模块4；信号调理模块4接收到积分响应信号VINT,org(t)，对其进行放大，其增益为βset，输出电压信号VINT,AMP(t)至数据采集测量模块5；数据采集测量模块5捕捉输入信号VINT,AMP(t)的电压峰值，进行AD转换，输出峰值电压值VINT,PK至综合控制模块7，综合控制模块7根据接收到的峰值电压值VINT,PK，按照式1计算脉冲激光能量ELP：
飞焦级脉冲激光能量测量装置中，增益自调节放大模块2利用高速电压比较电路将响应电压信号Vr,amp(t)的幅值与参考电压进行比较，判断响应电压信号Vr,amp(t)的峰值电压是否在500mV～2V的范围内，若其峰值电压处于该幅值范围内，则将当前增益值βadj上报至综合控制模块7，若响应电压信号Vr,amp(t)的峰值电压不在该幅值范围内，则上报异常信息至综合控制模块7，并根据式2，调整增益βadj：
飞焦级脉冲激光能量测量装置中，增益自调节放大模块2输出响应电压信号Vr,amp(t)至脉冲参数监测模块6，脉冲参数监测模块6的高速比较器将增益自调节放大模块2输出响应电压信号Vr,amp(t)与阈值电压Vref进行比较，在响应电压信号Vr,amp(t)起始时刻产生一个触发脉冲信号，传输至FPGA芯片中，FPGA芯片记录响应电压信号Vr,amp(t)起始时刻ti,start和ti,stop，并计算、记录脉冲持续时间ti,L＝ti,stop-ti,start，并通过控制指令操控程控积分模块3调整积分时间常数
同时，将当前响应信号起始时刻ti,start与前序脉冲的起始时刻ti-1,start进行比较，计算脉冲重复周期ti,R＝ti,start-ti-1,start，并根据前序重复周期拟合计算下一个重复周期时间ti+1,R，生成积分时序驱动信号传输至程控积分模块3，驱动程控积分模块3对后序脉冲信号进行积分，其积分开启时刻ti+1,start＝ti,start+ti+1,R-500ns，积分结束时刻ti+1,stop＝ti,stop+ti+1,R+500ns。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种飞焦级脉冲激光能量测量装置，其特征在于，包括：光电探测模块、增益自调节放大模块、程控积分模块、信号调理模块、数据采集测量模块、脉冲参数监测模块、综合控制模块以及供电模块；
所述光电探测模块顺次连接增益自调节放大模块、程控积分模块、信号调理模块、数据采集测量模块以及综合控制模块；脉冲参数监测模块分别与增益自调节放大模块和程控积分模块连接；综合控制模块分别与增益自调节放大模块、信号调理模块、数据采集测量模块、脉冲参数监测模块连接，供电模块分别连接光电探测模块和综合控制模块；
所述光电探测模块选用APD光电探测器实现光电转换，在能量范围为10fJ～1pJ的不同波形脉冲激光激励下，其输出响应信号最大峰值电压小于1.1V；
所述光电探测模块包括APD光电探测器、运算放大器，采用跨阻放大原理，将激励光信号转换为响应电压信号；
所述增益自调节放大模块用于接收光电探测模块输出响应电信号，动态调整增益值，保证输出信号峰值电压范围为500mV～2V，输出至程控积分模块，
所述脉冲参数监测模块用于接收增益自调节放大模块输出脉冲信号，测量、计算脉冲信号的脉冲宽度和重复周期这些脉冲特性参数，并根据所述脉冲特性参数动态调整程控积分模块的积分时间常数、积分周期和积分起止时刻，实现积分参数的自适应动态调整，抑制噪声干扰信号低频分量的积累放大效应；
所述信号调理模块用于调整程控积分模块输出信号的幅值，保证其幅值满足数据采集测量模块的输入信号幅值要求；
所述数据采集测量模块用于测量信号调理模块输出信号的峰值电压；
所述综合控制模块用于实现数据采集测量模块驱动、信号调理模块测量档位控制以及最终测量结果计算和修正。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述APD光电探测器采用靶面尺寸大于Φ4mm的硅基雪崩二极管，前置放大器采用公知跨阻放大电路，反馈电阻阻值为1000Ω。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述增益自调节放大模块由增益可调放大器和幅值判决电路组成，其中，增益可调放大器采用数字VGA放大器，其带宽设置为16MHz，增益调节范围为0dB～40dB，调节步进位1dB，幅值判决电路用于判定光电探测模块输出响应信号峰值幅值范围，控制增益可调放大器进行增益动态调节。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲参数监测模块包括电压比较器、FPGA以测量脉冲信号的脉冲宽度以及重复周期，输出积分时序驱动信号以及积分时间常数调整指令，其中，所述电压比较器通过将输入信号复制与阈值电压比较，实现脉冲信号的起始时刻捕捉；所述FPGA用于测量脉冲信号的脉冲宽度以及重复周期，并计算和输出积分时序驱动信号以及积分时间常数调整指令。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述程控积分模块包括跨导放大器、模拟开关、积分电容网络，其中跨导放大器依次连接模拟开关、积分电容网络，实现输入脉冲信号模拟积分，通过控制模拟开关的开启或闭合操作，实现积分起止时刻控制；通过调整积分电容网络的等效容值，实现积分时间常数调整。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述跨导放大器的带宽为20MHz；模拟开关根据脉冲参数监测模块输出的积分时序驱动信号进行开启或闭合操作，实现积分起止时刻控制，其响应延时小于3ns；积分电容网络由8路模拟开关和电容值分别为10pF、20pF、20pF、50pF、100pF、200pF、200pF以及500pF的8只电容器组成，通过8路模拟开关选通，调整积分电容等效容值，实现积分时间常数调整，其电容容值调节范围为10pF～1000pF，调节步进为10pF。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号调理模块包括程控增益放大器，增益调整范围为0dB～40dB。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集测量模块采用单通道AD转换芯片实现，其分辨率为16bits，最大转换速率1MHz。
9.一种如权利要求1至8中任一项所述装置的工作方法，其特征在于，该装置利用被测脉冲激光能量值与模拟积分响应信号电压峰值之间的线性关系，通过测量积分响应信号的峰值电压值，实现脉冲激光能量测量，并根据被测激光的脉冲特性参数动态调整积分特性参数，抑制噪声干扰信号低频分量积累放大效应，提高微能量激光测量能力，保证其能量测量范围为10fJ～1pJ，测量不确定度为10％。
10.一种如权利要求1至8中任一项所述装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述光电探测模块接收到脉冲激光信号进行光电转换，响应度为R，输出响应电压信号Vr,org(t)至增益自调节放大模块；增益自调节放大模块将输入信号进行放大，放大增益为βadj，输出响应电压信号Vr,amp(t)至程控积分模块；程控积分模块接收到增益自调节放大模块的输出信号Vr,amp(t)，在积分时序驱动信号的控制下进行积分，积分时间常数值为tτ，输出积分响应信号VINT,org(t)至信号调理模块；信号调理模块接收到积分响应信号VINT,org(t)，对其进行放大，其增益为βset，输出电压信号VINT,AMP(t)至数据采集测量模块；数据采集测量模块捕捉输入信号VINT,AMP(t)的电压峰值，进行AD转换，输出峰值电压值VINT,PK至综合控制模块，综合控制模块根据接收到的峰值电压值VINT,PK，按照式1计算脉冲激光能量ELP：
增益自调节放大模块利用电压比较器将响应电压信号Vr,amp(t)的幅值与参考电压进行比较，判断响应电压信号Vr,amp(t)的峰值电压是否在500mV～2V的范围内，若其峰值电压处于该幅值范围内，则将当前增益值βadj上报至综合控制模块，若响应电压信号Vr,amp(t)的峰值电压不在该幅值范围内，则上报异常信息至综合控制模块，并根据式2，调整增益βadj：
增益自调节放大模块输出响应电压信号Vr,amp(t)至脉冲参数监测模块，脉冲参数监测模块的高速比较器将增益自调节放大模块输出响应电压信号Vr,amp(t)与阈值电压Vref进行比较，在响应电压信号Vr,amp(t)起始时刻产生一个触发脉冲信号，传输至FPGA芯片中，FPGA芯片记录响应电压信号Vr,amp(t)起始时刻ti,start和ti,stop，并计算、记录脉冲持续时间ti,L＝ti,stop-ti,start，并通过控制指令操控程控积分模块调整积分时间常数
同时，将当前响应信号起始时刻ti,start与前序脉冲的起始时刻ti-1,start进行比较，计算脉冲重复周期ti,R＝ti,start-ti-1,start，并根据前序重复周期拟合计算下一个重复周期时间ti+1,R，生成积分时序驱动信号传输至程控积分模块，驱动程控积分模块对后序脉冲信号进行积分，其积分开启时刻为ti+1,start＝ti,start+ti+1,R-500ns，积分结束时刻为ti+1,stop＝ti,stop+ti+1,R+500ns。
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