CN204256167U - 一种基于脉宽调制技术的激光探测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于脉宽调制技术的激光探测装置，其包括发射光学系统、激光器、发射电路、脉宽调制器、信息处理与控制电路、解调器、接收电路、光电探测器和接收光学系统。本实用新型采用脉宽调制技术，使得测距精度较高的相位测距技术得以应用到脉冲体制的激光近炸引信的定距中，结合了脉冲激光引信峰值发射功率大和相位测距精度高的优点，在不牺牲探测距离的同时，提高了脉冲体制激光引信的探测精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种激光探测装置，尤其涉及一种基于脉宽调制的激光探测装置，属于激光近炸引信技术领域。
背景技术
激光近炸引信具有抗电磁干扰能力强、炸点控制精度高等诸多优点，成为当前制导武器普遍使用的近炸引信。制导武器的快速发展与战场的需求，对激光近炸引信的定距精度提出了越来越高的要求。
激光近炸引信普遍采用的是脉冲体制，它是利用脉冲激光电源激励脉冲半导体激光器发射光脉冲，经光学系统准直，照射到目标表面，一部分反射光由接收光学系统接收后，聚焦到探测器光敏面上，输出电脉冲信号，经放大、整形等处理后送到距离判定单元，通过发射脉冲与接收脉冲的时间延迟感知目标距离，从而控制战斗部起爆。
近年来，国外也出现了连续波体制的激光引信，例如调频连续波激光引信，它是利用发射信号与接收信号之间的频差来确定目标距离。
以上两种方式都有其优缺点：脉冲体制激光近炸引信探测距离远且结构简单，但其定距精度相对较低；调频连续波激光引信定距精度高，但其探测距离较近且结构复杂。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、探测精度高且不牺牲其探测距离的激光探测装置。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于脉宽调制技术的激光探测装置，包括信息处理与控制电路和脉宽调制器，所述脉宽调制器与所述信息处理与控制电路相连，所述信息处理与控制电路用于产生输出调制信号，所述脉宽调制器用于将接收到的输出调制信号进行脉宽调制后产生脉宽调制电信号。
所述激光探测装置还包括发射光学系统、激光器、发射电路、解调器、接收电路、光电探测器和接收光学系统；所述发射电路用于将所述脉宽调制电信号整形、放大后激励所述激光器形成激光信号，送入所述发射光学系统进行整形、准直后发射；所述接收光学系统用于将接收的激光信号汇聚至所述光电探测器进行光电转换为脉宽调制电信号，经所述接收电路进行放大，并由所述解调器进行解调，还原出反射调制信号后送入所述信息处理与控制电路，信息处理与控制电路对输出调制信号和反射调制信号进行鉴相，得出目标距离。
进一步的，所述调制信号是正弦、准正弦信号、锯齿波信号或三角波信号。
进一步的，所述信息处理与控制电路采用FPGA、ARM或DSP芯片作为处理器芯片。
(三)有益效果
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：结合了脉冲激光引信峰值发射功率大和相位测距精度高的优点，可在不牺牲探测距离的同时，达到提高脉冲体制激光引信的探测精度的有益效果，在15ns脉宽激光探测装置测试条件下，探测精度由1m左右提高至0.2m左右。该装置在脉冲体制激光因袭原有机构上更改容易，易于工程实现，在激光引信探测系统中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型提供的基于脉宽调制技术的激光探测装置的结构示意图；
图2为本实用新型的优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实用新型提供了一种基于脉宽调制技术的激光探测装置，如图1所示，该激光探测装置包括发射光学系统、激光器、发射电路、脉宽调制器、信息处理与控制电路、解调器、接收电路、光电探测器和接收光学系统。
本实用新型基于脉宽调制技术的激光探测装置的工作原理是：首先由信息处理与控制电路产生调制波电信号s1送入脉宽调制器，脉宽调制器对调制信号进行脉宽调制后产生脉冲电信号，再经由发射电路整形、放大后激励激光器发光，送入发射光学系统进行整形、准直，照射到目标上，经目标反射，一部分激光反射回接收光学系统，汇聚至光电探测器进行光电转换，在经由接收电路进行放大后，解调器对脉宽调制信号进行解调，还原出调制信号s2，此时调制信号s1其相位已发生变化，最后信息处理与控制电路对s1和s2进行鉴相，计算出目标距离并进行判定，从而控制起爆信号的输出，启动执行机构。其中，所述调制信号可以是正弦、准正弦信号、锯齿波信号或三角波信号，所述信息处理与控制电路可以采用FPGA、ARM、DSP等作为处理器芯片。
如图2所示的优选实施例的信息处理与控制电路采用FPGA芯片：信息处理与控制器利用Cyclone IV系列的EP4CE10F256C8型号的FPGA及高速AD(型号为AD9709)组建，FPGA具有较强的数字处理能力，且具有较强的灵活编程性，利用其FPGA内部资源组建正弦波信号发生器、脉宽调制器和鉴相器；正弦信号发生器采用DDS技术实现，用于产生正弦信号作为调制波和鉴相器的参考波；解调器采用电容和电感等分立元件设计的无源滤波器，激光器采用半导体激光二极管，光电探测器采用APD器件。
FPGA内部控制器对正弦信号发生器、脉宽调制器进行配置，正弦信号发生器产生正弦波信号作为调制波，送入脉宽调制器，生成的脉宽调制信号经由FPGA普通IO口送至激光驱动电路进行功率放大，激光驱动电路驱动半导体激光二极管发出脉冲式激光信号，经过发射光学系统整形和准直后照射到目标上，经目标反射后，一部分激光信号进入接收光学系统，微弱的激光信号汇聚至APD光电探测器上，APD光电探测器对激光信号进行光电转换及放大，将激光脉冲信号转换为脉宽调制电信号，再经过无源低通滤波器解调出正弦波电信号，经过高速AD采样转化为数字信号后，送入鉴相器，与正弦波信号发生器送入的另一路正弦波信号进行鉴相，结果送入控制器进行距离结算和判决，从而控制起爆信号。
以上所述仅为该实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何简单修改、等同变化及改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于脉宽调制技术的激光探测装置，其特征在于：包括信息处理与控制电路和脉宽调制器，所述脉宽调制器与所述信息处理与控制电路相连，所述信息处理与控制电路用于产生输出调制信号，所述脉宽调制器用于将接收到的输出调制信号进行脉宽调制后产生脉宽调制电信号；所述激光探测装置还包括发射光学系统、激光器、发射电路、解调器、接收电路、光电探测器和接收光学系统；所述发射电路用于将所述脉宽调制电信号整形、放大后激励所述激光器形成激光信号，送入所述发射光学系统进行整形、准直后发射；所述接收光学系统用于将接收的激光信号汇聚至所述光电探测器进行光电转换为脉宽调制电信号，经所述接收电路进行放大，并由所述解调器进行解调，还原出反射调制信号后送入所述信息处理与控制电路。
2.如权利要求1所述的一种基于脉宽调制技术的激光探测装置，其特征在于：所述调制信号是正弦、准正弦信号、锯齿波信号或三角波信号。
3.如权利要求1所述的一种基于脉宽调制技术的激光探测装置，其特征在于：所述信息处理与控制电路的处理器芯片采用FPGA、ARM或DSP。
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