CN1367375A - 三合一体光电耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种在激光脉冲测距仪的检测装置中使用的光电耦合器,包括有同步脉冲发生器和能量检测器,可预置精密延时器,可预置脉冲幅度控制器,窄脉冲驱动信号发生器,光脉冲发生发射系统和光学衰减器。本发明集激光能量检测、脉冲同步信号提取、目标回波信号仿真回送于一体,由此可使检测装置实现对各种激光测距仪的多项性能指标的非接触不解体无损检测。

Description

三合一体光电耦合器

本发明涉及一种用于检测激光脉冲测距仪的检测装置，具体地说是检测装置中的光电耦合器。

目前激光脉冲测距装置的性能检测，是将被检装置拆开，加入脉冲发生器探头，连上后再将被检仪器和检测装置一起拿到野外，根据选定的实物进行测试。所检测的指标一般也仅有测距精度、多目标分辨能力等。这种传统检测装置的检测方法是一种由电信号到电信号的开架式检测，检测装置的检测背景误差一般为±5-10米。在国际会议论文集《IEEEAUTOTESTCON》1983年的“Automated Testing of A Laser Ranger文中，介绍了一种在实验室条件下使用的激光器自动测试装置。该装置由模拟激光发射器、计数器、放大器、探测器、精密延时器和计算机连接组成，该装置不能对实际的激光脉冲测距装置进行检测，只能进行一些实验室的激光模拟测试和理论分析等。

本发明的目的就是提供一种在激光测距仪的检测装置上使用的三合一体光电耦合器，通过该光电耦含器的使用，可使检测装置对激光测距仪的多项指标进行非接触不解体无损检测。

本发明的目的是这样实现的：光电耦合器由同步脉冲发生器和能量检测器、可预置精密延时器、窄脉冲驱动信号发生器、光脉冲发生发射系统和光学衰减器依次相接，在窄脉冲驱动信号发生器上还接有可预置脉冲幅度控制器，可与计算机相接的数据指令接口分接可预置精密延时器和可预置脉冲幅度控制器。

本发明还可以这样实现：在上述的光电耦合器中还包括有采样保持器，该采样保持器与同步脉冲发生器和能量检测器相接，并与数据指令接口相接。

本发明利用半导体发光器件作为目标模拟光源，通过接收被测仪器发射的激光来获取仿真测试的测距脉冲同步信号，以此信号启动模拟目标回波脉冲的延时过程，并依据控制主机预置的延时参数控制回送给被测仪器的模拟回波(光)脉冲的强度，从而达到模拟仿真测距的目的。本发明利用单次工作过程中发射多个模拟目标回波的方法来完成多目标选通和距离分辨率等指标的测试。

本发明的技术要点就在于，将现有技术的激光能量检测、脉冲同步信号的提取以及目标回波信号的仿真回送这三者结合为一体，形成一种具有电路、光路和机械结构的光电探头。将该光电探头与控制主机相接，即可构成一个完整的激光脉冲测距仪的检测装置。由于本发明的研制成功，实现了激光脉冲测距仪的光接口无损伤仿真检测。

下面结合附图对本发明做进一步详述。

图1是本发明的结构框图，其中主虚线框为本三合一体光电耦合器，结合左上角相接的虚线框，即为检测装置，右下角分离的小虚线框为被测激光脉冲测距仪。

在图1的主虚线框中，同步脉冲发生器和能量检测器1、可预置精密延时器3、窄脉冲驱动信号发生器5、光脉冲发生发射系统6和光学衰减器7依次相接，在窄脉冲驱动信号发生器5上还接有可预置脉冲幅度控制器4，用以控制可预置精密延时器3向窄脉冲驱动信号发生器5输出的脉冲幅度。数据指令接口8分接可预置精密延时器3和可预置脉冲幅度控制器4。在连接控制主机9之后，即可由计算机预置测试所需数据(即脉冲数和精密衰减度等)。采样保持器2也与同步脉冲发生器和能量检测器1相接，并可通过数据指令接口8与控制主机9进行数据交换和信息传递。被测仪器的激光发射光学系统10和激光接收光学系统11分别与同步脉冲发生器和能量检测器1以及光学衰减器7相接。

本发明中的同步脉冲发生器和激光能量检测器1是一个将光脉冲转换成电脉冲的光电转换器，其响应速度应为纳秒级，能量检测在0-50毫焦尔。可预置脉冲幅度控制器4为一D/A转换电路，  通过控制可预置精密延时器3向窄脉冲驱动信号发生器5输出的脉冲幅度的大小，实现对后续光脉冲的精调。窄脉冲驱动信号发生器5产生10纳秒的脉冲宽度。光脉冲发生发射系统6是一个将电脉冲转换成光脉冲的电光转换器，即接收电脉冲后，先发出光脉冲，再利用光学物镜准直一下，发出平行光脉冲。光学衰减器7是由光学衰减片组成，对光脉冲进行粗调，以补充电驱动幅度调节范围的不足。数据指令接口8是一个A/D转换器和数字信号接口的结合。

本发明中的电路结构均可采用已知的常规电路搭接，本发明中的光学系统也均可由已知的光学元器件组成。只有同步脉冲发生器和能量检测器1与光学衰减器7是制成为距离可调、内部是软连接、可360°旋转的结构形式，以适于对各种激光脉冲测距仪的检测。

本发明的构成原理是，被测仪器的激光发射光学系统10发射的激光脉冲被本光电耦合器中的同步脉冲发生器和激光能量检测器1所接收，并转换成两种特征不同的电信号。一路电信号响应速度快，作为光同步脉冲，被送往可预置精密延时器3；另一路电信号的电脉冲输出幅度与接收到的光脉冲线性度好，送往采样保持器2，在被采样保持器2展宽后，经数据指令接口8送到控制主机9，即可得出被测仪器发射激光的能量数据。

可预置精密延时器3被送入的激光同步脉冲信号启动，开始计数延时，当达到控制主机根据检测项目而预先设置在延时器3内的延时时间后，按照控制主机9的指令，向窄脉冲驱动信号发生器5输出一个、三个或连续的脉冲控制信号。窄脉冲驱动信号发生器5受控向光脉冲发生发射系统6中的半导体发光器件输出驱动脉冲，使其发射指定特征的光脉冲。此光脉冲经本发射系统6内部的光学物镜准直后以平行光束射出，成为模仿由控制主机9设定的指定距离处返回的目标回波信号。为提高模拟精度，光脉冲发生发射系统6发射的光脉冲的光波长应与被测仪器所用的激光波长一致，一般为1.06微米，脉宽小于50纳秒。

被检测仪器中的接收系统11将本三合一体光电耦合器发出的仿真目标回波信号接收后，即可显示相应的数据。将此数据与控制主机9标定的标准数据进行比较，即可检测出被检仪器相关性能指标的优劣。

通过控制主机9预先设置的延时时间以及单次仿真检测产生的脉冲个数(即向窄脉冲驱动信号发生器5输出的脉冲控制信号个数)，可检测出被测仪器的测距精度、选通装定精度及盲区范围等指标。通过控制主机9向脉冲幅度控制器4预先设置的幅度数据，并结合被测仪器发射激光脉冲时采样保持器2和数据指令接口8测取的发射功率值，就可检测出被检仪器的发射能量、接收灵敏度等指标。

本发明实质上是一种由光到电、再由电到光的全新检测方式，改变了由电到电的传统检测方式。由此才可实现检测装置对被测仪器的非接触、不解体、无损检测。带有本发明的检测装置较传统检测装置体积和重量均大为减小，而且在室内和野外均可使用，且不受天气条件的限制。检测背景误差达到±3米，检测精度明显提高。另外，本发明的发射、接收轴距和方位可调，通用性好，适应检测对象范围宽；发射的模拟激光功率程控稳定可调，光谱逼真，并可模拟中远近各种回波脉冲，对全测程精度进行检测。由于可同机实现激光能量检测、脉冲同步信号提取和目标回波信号的仿真回送，因此可对被测仪器的发射能量、接收灵敏度、盲区、选通装定精度、多目标分辨能力、测距精度以及最大测距能力等多项指标进行检测，进而为综合评价被测仪器，提供了快捷、有效、准确的分析数据。

Claims (2)

1.一种三合一体光电耦合器，其特征在于光电耦合器由同步脉冲发生器和能量检测器(1)、可预置精密延时器(3)、窄脉冲驱动信号发生器(5)、光脉冲发生发射系统(6)和光学衰减器(7)依次相接构成，在窄脉冲驱动信号发生器(5)上还接有可预置脉冲幅度控制器(4)，可与计算机相接的数据指令接口(8)分接可预置精密延时器(3)和可预置脉冲幅度控制器(4)。

2.根据权利要求1所述的三合一体光电耦合器，其特征在于该光电耦合器还包括有采样保持器(2)，采样保持器(2)与同步脉冲发生器和能量检测器(1)相接，并与数据指令接口(8)相接。