CN214585982U - 一种基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及远距离目标物检测设备技术领域，具体涉及一种基于Si‑APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置。包括镜头及信号处理电路，所述镜头包括光学系统、Si‑APD光电探测器及为Si‑APD光电探测器提供高压的高压装置，所述Si‑APD光电探测器分别与N路信号处理电路连接；每路信号处理电路包括依次连接的前置放大器、脉冲检测器、峰值保持器、数模转换器、DSP处理器。该方案通过Si‑APD光电探测器对目标物的位置和偏差方向进行探测，从而计算出目标物的偏差角度，具有灵敏度高、精度高的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及远距离目标物检测设备技术领域，具体涉及一种基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置。
背景技术
在对远距离目标物进行角度测量时，通常需要使用远距离目标物角度测量装置作为工具。通过远距离目标物角度测量装置作为探测器找到远距离目标物实际所在的位置，并计算出远距离目标物的角度。
现有技术中，常用四象限光电二极管(简称PIN，Personal IdentificationNumber的缩写)或者雪崩光电二极管(简称APD，Avalanche Photo Diode的缩写)作为探测器。
PIN探测器无法将光生载流子放大，因此信噪比和灵敏度不够理想，适用于近距离的目标跟踪物。
APD是一种具有内部增益、能将探测到的光电流进行放大的有源器件。APD的工作原理为雪崩电离效应，即在+n结附近有一高电场，光生电子和空穴在该区中被加速，获得很高的能量。如果载流子能量足够大则它将会去碰撞晶格原子，使束缚的电子电离，从而在导带和价带产生一对电子－空穴对。因碰撞产生的载流子也会被加速并继续去碰撞其他晶格原子，进一步产生电子－空穴对。所以APD探测器具有灵敏度高的特点。
针对APD这一特点，设计和生产一种远距离目标物角度测量装置，以解决现有目标跟踪距离近，且灵敏度低的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置，利用Si-APD光电探测器对远距离目标物进行角度探测，灵敏度及精度比较高。
本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现。
一种基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置，包括：
镜头；及
信号处理电路；
所述镜头包括光学系统、Si-APD光电探测器及为Si-APD光电探测器提供高压的高压装置，所述Si-APD光电探测器分别与N路信号处理电路连接；
每路信号处理电路包括依次连接的前置放大器、脉冲检测器、峰值保持器、数模转换器、DSP处理器；
所述光学系统用于将目标物激光脉冲回波信号成像到Si-APD光电探测器上，不同角度的激光脉冲回波信号在Si-APD光电探测器上的成像位置不同；
所述Si-APD光电探测器用于根据激光脉冲回波信号的成像位置形成N路光电流；
所述前置放大器用于对光电流进行去噪和微弱信号放大；
所述脉冲检测器用于对光电流脉冲进行检测；
所述峰值保持器用于对光电流脉冲进行峰值保持；
所述数模转换器用于同步采集峰值保持后的N路光电流信号；
所述DSP处理器用于对N路光电流信号进行数字滤波、计算和标定，并计算出目标物偏差角。
作为优选，所述Si-APD光电探测器为四象限Si-APD光电探测器；所述N的取值为4。
作为优选，所述DSP处理器可计算出偏航和俯仰两个方向的目标物偏差角。
作为优选，所述脉冲检测器根据阈值对光电流脉冲进行检测。
作为优选，所述Si-APD光电探测器可探测光波长为1064nm或可见光波段的激光脉冲回波信号。
本实用新型的有益效果是：
由于本方案提供的一种基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置，包括镜头及信号处理电路，所述镜头包括光学系统、Si-APD光电探测器及为Si-APD光电探测器提供高压的高压装置，所述Si-APD光电探测器分别与N路信号处理电路连接；每路信号处理电路包括依次连接的前置放大器、脉冲检测器、峰值保持器、数模转换器、DSP处理器。该方案通过Si-APD光电探测器对目标物的位置和偏差方向进行探测，从而计算出目标物的偏差角度。利用Si-APD光电探测器对远距离目标物进行角度探测，相对当前常用的PIN或者APD光电探测器对目标物进行角度探测，不仅可以探测到近距离的目标物，还可以探测到较远距离的目标物，且具有灵敏度高，精度高的特点。
附图说明
图1是本实施例提供的激光目标物照射器、目标物及目标物角度测量装置之间工作时的位置关系示意图；
图2是本实施例提供的基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置的结构示意图。
1-光学系统；2-Si-APD光电探测器；3-前置放大器；4-脉冲检测器；5-峰值保持器；6-数模转换器；7-DSP处理器；8-高压装置；11-激光目标物照射器；12-目标物，13-基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图2所示，本方案提供的一种基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置13，包括光学系统1、Si-APD光电探测器2、前置放大器3、脉冲检测器4、峰值保持器5、数模转换器6、DSP处理器7等部分。
所述镜头包括光学系统1、Si-APD光电探测器2及为Si-APD光电探测器2提供高压的高压装置8，设置高压装置8以产生雪崩效应。作为优选方案，所述Si-APD光电探测器2为四象限Si-APD光电探测器。
所述Si-APD光电探测器2分别与N路信号处理电路连接。所述N的取值优选为4，但并不局限于4，即Si-APD光电探测器2与4路信号处理电路连接。每路信号处理电路包括依次连接的前置放大器3、脉冲检测器4、峰值保持器5、数模转换器6、DSP处理器7。
所述光学系统1由数组光学镜片组成，形成聚焦光学系统。光学系统1用于将远距离目标物漫反射的激光脉冲回波信号成像到Si-APD光电探测器2上，不同角度的激光脉冲回波信号在Si-APD光电探测器2上的成像位置不同。激光脉冲回波信号角度与Si-APD光电探测器2上光斑的位置为一一对应，并且经过标定。
所述Si-APD光电探测器2检测激光脉冲回波信号在Si-APD光电探测器2上的位置，并根据激光脉冲回波信号的成像位置形成N路光电流，N路光电流与N路信号处理电路对应，每路光电流流入其中的一路信号处理电路。作为优选，所述N的取值为4，但并不局限于4，即并不局限于4路光电流。
具体的，作为优选方案，Si-APD光电探测器2对激光脉冲回波信号进行检测，并形成4路光电流，通过检测4路光电流可以计算光斑在Si-APD光电探测器2上的位置，从而计算激光脉冲回波信号的入射角度。
作为优选方案，所述Si-APD光电探测器可探测光波长为1064nm或可见光波段的激光脉冲回波信号。
每路的前置放大器3对所在电路的光电流进行去噪和微弱信号放大，以便于检测。
每路的脉冲检测器4用于对所在电路的光电流脉冲进行检测。作为优选，脉冲检测器4根据阈值对所在电路的光电流脉冲进行检测。
每路的峰值保持器5用于对所在电路的光电流脉冲进行峰值保持，以便于数模转换器6进行采集。
每路的数模转换器6用于同步采集所在电路的峰值保持后的N路光电流信号,并将采集结果发送到DSP2处理器7中。
每路的DSP处理器7用于对所在电路的光电流信号进行数字滤波、计算和标定，并计算出目标物偏差角。作为优选，所述DSP处理器7计算出偏航和俯仰两个方向的目标物偏差角。
根据图1所示，本实施例提供的激光目标物照射器11、目标物12及基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置13之间工作时的位置关系示意图。工作时，激光目标物照射器11和本实用新型提供的基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置13独立放置。利用激光目标物照射器11发送高能量激光脉冲(波长为1064nm或可见光波段)对目标物12进行照射，目标物12反射的激光脉冲回波经过大气传输到达光学系统1，经过光学系统1在Si-APD光电探测器2上形成光斑，信号处理电路检测激光光斑位置，并计算目标物12相对Si-APD光电探测器2测角装置的偏航和俯仰偏差角。
当然，以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置，其特征在于，包括：
镜头；及
信号处理电路；
所述镜头包括光学系统、Si-APD光电探测器及为Si-APD光电探测器提供高压的高压装置，所述Si-APD光电探测器分别与N路信号处理电路连接；
每路信号处理电路包括依次连接的前置放大器、脉冲检测器、峰值保持器、数模转换器、DSP处理器；
所述光学系统用于将目标物激光脉冲回波信号成像到Si-APD光电探测器上，不同角度的激光脉冲回波信号在Si-APD光电探测器上的成像位置不同；
所述Si-APD光电探测器用于根据激光脉冲回波信号的成像位置形成N路光电流；
所述前置放大器用于对光电流进行去噪和微弱信号放大；
所述脉冲检测器用于对光电流脉冲进行检测；
所述峰值保持器用于对光电流脉冲进行峰值保持；
所述数模转换器用于同步采集峰值保持后的N路光电流信号；
所述DSP处理器用于对N路光电流信号进行数字滤波、计算和标定，并计算出目标物偏差角。
2.如权利要求1所述的基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置，其特征在于，所述Si-APD光电探测器为四象限Si-APD光电探测器；所述N的取值为4。
3.如权利要求1所述的基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置，其特征在于，所述DSP处理器可计算出偏航和俯仰两个方向的目标物偏差角。
4.如权利要求1所述的基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置，其特征在于，所述脉冲检测器根据阈值对光电流脉冲进行检测。
5.如权利要求1所述的基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置，其特征在于，所述Si-APD光电探测器可探测光波长为1064nm或可见光波段的激光脉冲回波信号。
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Publications (1)
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| CN214585982U true CN214585982U (zh) | 2021-11-02 |
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| CN202120644571.4U Active CN214585982U (zh) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 一种基于Si-APD光电探测器的远距离目标物角度测量装置 |
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