DE2521091B2

DE2521091B2 - Verfahren zur regelung der verstaerkung eines einer messtrahlung ausgesetzten lawinendioden-strahlungsdetektors

Info

Publication number: DE2521091B2
Application number: DE19752521091
Authority: DE
Inventors: Karl-Gustav Leif; Wiklund Klas Rudolf; Täby Andersson (Schweden)
Original assignee: AGA AB
Current assignee: Geotronics AB
Priority date: 1974-06-05
Filing date: 1975-05-12
Publication date: 1977-01-27
Also published as: DD118967A5; US4015118A; CH586466A5; DE2521091A1; SE382507B; JPS5110984A; JPS6213612B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Verstärkung eines einer Meßstrahlung ausgesetzten Lawinendioden-Strahlungsdetektors, bei dem aus dem Ausgangssignal des Lawinendioden-Strahlungsdetektors neben einem die Meßstrahlung charakterisierenden und in einem ersten Frequenzbereich liegenden Meßsignal ein in einem zweiten Frequenzbereich liegendes Hilfssignal abgeleitet wird, welches zur Erzeugung eines Regelsignals für die Speisepannung der Lawinendiode mit einem vorgebbaren Bezugswert verglichen wird.

In der US-PS 31 83 353 ist ein Sekundärelektronenvervielfacher beschrieben, der in aus der US-PS 35 60 755 entnehmbarer Analogie zu einer Lawinendiode als Strahlungsdetektor für eine einfallende optische Strahlung dient und dazu außer mit dieser Strahlung mil einer Speisespannung versorgt wird, die über einen äußeren Regelkreis im Sinne einer Stabilisierung der veranschaulicht; dabei zeigt das die einzige Figur der Zeichnung bildende Blockschaltbild die Regelung der Verstärkung für eine Lawinendiode in einem optoelektrischen Entfernungsmesser.

Der dargestellte Entfernungsmesser enthält einen Sender 21, der zum einen eine Strahlungsquelle wie beispielsweise einen Laser, eine Quecksilberdampflampe oder einen Lichtleiter für intrarotes oder sichtbares Licht und zum anderen einen Modulator zur Modulation des abgestrahlten Lichts aufweisen soll. Das vom Sender 21 abgestrahlte Signal 22 besteht also aus modulierten elektromagnetischen Wellen. Nach seiner Reflexion an einem ?.m fernen Ende der Meßstrecke aufgestellten Rechteckprisma 23 wird dieses Signal 22 zu einem ebenfalls einen Teil des Entfernungsmessers bildenden Empfänger 24 umgelenkt. Dieser Empfänger 24 enthält einen Strahlungsdetektor in Form einer Lawinendiode, der die einfallende Strahlung in ein elektrisches Signal umsetzt. Dazu wird dieser Strahlungsdetektor aus einer

Verstärkung für den Sekundärelektronenvervielfacher

verändert werden kann. Dazu wird am Sekundärelek- 35 Speisespannungsquelle 25 mit Speisespannung versorgt,

tronenvervielfacher neben einem auf die interessieren- Das Modulationssignal aus dem Sender 21 wird dem

de Strahlung zurückgehenden Meßsignal ein in einem Empfänger 24 zur Modulation seines Strahlungsdetek-

anderen Frequenzbereich liegendes Hilfssignal abge- tors über eine eigene Leitung unmittelbar zugeführt.

nommen. Dieses Hilfssignal wird mit einer durch eine gesonderte Wechselspannungsquelle betriebenen Sekundärlichtquelle im Sekundärelektronenvervielfacher ausgelöst und dann mit einem Bezugswert verglichen. Entsprechend dem Ergebnis dieses Signalvergleiches wird dann die Speisespannung für den Sekundärelektro-Das vom Strahlungsdetektor im Empfänger 24 auf diese Weise erzeugte Steuersignal wird über einen Verstärker 26 einer zum Entfernungsmesser gehörenden Arswerteschaltung 27 zugeführt, die außerdem mit dem vom Sender 21 abgegebenen Mcdulationssignal gespeist wird. Die Auswerteschaltung 27 kann in sehr

nenvervielfacher verstellt, um eine Verstärkungsstabili- 45 verschiedener Weise aufgebaut werden, ein brauchba-

sierung zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß auf eine gesonderte Bezugssignalquelle verzichtet werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Hilfssignal durch Ausfilterung eines geeigneten Frequenzbereiches aus dem Diodenrauschstrom gewonnen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt für seine Durchführung mit sehr geringem apparativem Aufwand aus, und es verlangt insbesondere nicht die Verwendung von Lawinendioden mit e^;gens eingebautem Bezugselement, wie sie in Form von Kombinationen aus res Beispiel für eine solche Schaltung findet sich etwa in der US-PS 34 88 585, eine nähere Beschreibung dieser Auswerteschaltung 27 ist für das Folgende jedoch nicht erforderlich, da diese Schaltung für das Verständnis der Erfindung ohne Bedeutung ist.

Im Anschluß an den Verstärker 26 wird ein Hilfssignal mit Hilfe eines Filters 28 aus dem verbleibenden Signal herausgefiltert und sodann einem Komparator 29 zugeführt, in dem die Amplitude dieses Signals mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird, der von einem Bezugssignalgenerator 30 abgenommen wird, der beispielsweise ebenso wie in Fig. 1 als Spannungsteiler ausgebildet sein kann. In dem sich aus diesem Amplitudenvergleich im Komparator 29 ergebenden

Foto-Lawinendioden und Zenerdioden zwar im Handel 60 Signal wird die Speisespannungsquelle 25 angesteuert

Handel

erhältlich, aber kostspielig sind. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei Lawinendioden in verschiedenen Arten von Geräten wie beispielsweise elektrooptischen Entfernungsmessern oder Informationsempfängern an wenden, die primär im Bereich des infraroten, des ultravioletten oder des sichtbarer I i-ils des Spektrums arbeiten.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise

gq g

und gibt in Abhängigkeit von diesem Vergleichssignal eine solche Speisespannung an die Lawinendiode im Empfänger 24 ab, daß Variationen von deren Verstärkung beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur eliminiert werden. Dabei wird das Rauschen der Lawinendiode selbst zur Gewinnung des Hilfssignals ausgenutzt. Das Filter 28 filtert dazu ein bestimmtes Frequenzband aus dem Diodenrauschen heraus. Dieses

:herausgefilterte Frequenzband muß natürlich außerhalb Ber in der Auswerteschaltung 27 verwendeten Frequenzbänder liegen, wie sie vom Sender 21 erzeugt werden.

Die Amplitude des Diodenrauschens variiert mit der Verstärkung der Diode, und das Steuersignal nach dem Filter 28 läßt sich daher schreiben:

ή, = /c₂ · M" + k₃,

wobei £2, -fa und d Konstante und Mder Multiplikationsfaktor der Lawinendiode sind.
Das gesamte System wird so gesteuert, daß das

Steuersignal k einen konstanten Y^ert aufweist, so daß also gilt:

M^d = iLl^l _{= konsUnt}.

Für manche Anwendungsfälle kann es sein, daß die Verstärkung des Strahlungsdetektors nicht einen konstanten Wert annehmen, sonderen statt dessen zeitlich nach einem vorgegebenen Programm variieren soll. Auch diese Möglichkeit ist bei dem oben beschriebenen Verfahren dann gegeben, wenn die Vergleichsspannung für den Amplitudenvergleich mit dem Steuersignal in Entsprechung zu der gewünschten Frequenzänderung variiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Regelung der Verstärkung eines einer Meßstrahlung ausgesetzten Lawinendioden-Strahlungsdetektors, bei dem aus dem Ausgangssignal des Lawinendioden-Strahlungsdetektors neben einem die Meßstrahlung charakterisierenden und ·η einem ersten Frequenzbereich liegenden Meßsignal ein in einem zweiten Frequenzbereich liegendes Hilfssignal abgeleitet wird, welches zur Erzeugung eines Regelsignals für ciie Speisespannung der Lawinendiode mit einem vorgebbaren Bezugswert verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal durch Ausfilterung eines geeigneten Frequenzbereiches aus dem Diodenrauschstrom gewonnen wird.