RU198737U1 - Фотоприемный модуль для регистрации лидарных сигналов - Google Patents
Фотоприемный модуль для регистрации лидарных сигналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU198737U1 RU198737U1 RU2020117571U RU2020117571U RU198737U1 RU 198737 U1 RU198737 U1 RU 198737U1 RU 2020117571 U RU2020117571 U RU 2020117571U RU 2020117571 U RU2020117571 U RU 2020117571U RU 198737 U1 RU198737 U1 RU 198737U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- atmosphere
- avalanche photodiode
- voltage
- parameters
- module
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области технологий дистанционного лазерного контроля оптико-физических параметров атмосферы, в том числе параметров аэрозольных и облачных полей атмосферы, мониторинга процессов распределения дымовых шлейфов лесных пожаров и выбросов промышленных предприятий и т.д.В зависимости от оптико-метеорологического состояния атмосферы в сеанс зондирования требуется оперативное изменение коэффициента усиления сигнала, температуры охлаждения лавинного фотодиода и величины его высоковольтного напряжения.Полезная модель устраняет этот недостаток за счет того, что цифровой модуль управления выполнен на основе программируемого микроконтроллера. Это увеличивает быстродействие модуля и обеспечивает возможность создания алгоритмов с гибким изменением логики измерений, т.е. оперативно изменять коэффициент усиления сигнала, температуру лавинного фотодиода и величину его высоковольтного напряжения согласно заложенному алгоритму и с учетом параметров регистрируемых сигналов.
Description
Полезная модель, фотоприемный модуль для регистрации сигналов в ближней ИК-области спектра длин волн, относится к области технологий дистанционного лазерного контроля оптико-физических параметров атмосферы, в том числе параметров аэрозольных и облачных полей атмосферы, мониторинге процессов распределения дымовых шлейфов лесных пожаров и выбросов промышленных предприятий и т.д.
Известен фотомодуль для регистрации лидарных сигналов в ближней ИК-области спектра на длине волны 1,06 мкм, содержащий в качестве фотодетектора фотоумножитель с высокочастотным источником питания, аналогоцифровой преобразователь, преобразующий световой сигнал в цифровой код, посылаемый для дальнейшей обработки в ЭВМ [Монография «Сибирская лидарная станция: аппаратура и результаты» (под редакцией Матвиенко Г.Г.) // Томск. Изд-во ИОА СО РАН. 2016. 414 с. Гл.7.1.1.]
Основным недостатком этого фотомодуля, при его использовании в системе регистрации является низкая эффективность и малая дальность зондирования лидара, вследствие того, что квантовая эффективность фотоумножителя в области ближнего ИК-диапазона длин волн снижается до единиц процентов, по сравнению с видимой областью спектра.
Известен фотомодуль для регистрации лидарных сигналов, включающий лавинный фотодиод с пространственно разнесенным от него электронным блоком с источником питания и усилителем лидарных сигналов [licel.com/APD.htm]. Недостатком этого фотомодуля является ненадежность в эксплуатации, вследствие наличия протяженных электрических цепей между фотомодулем и электронным блоком, на которые наводятся электромагнитные помехи, возникающие при работе лидара.
Прототипом заявляемой полезной модели является фотоприемный модуль, включающий, расположенные на одном основании в общем корпусе лавинный фотодиод с высоковольтным источником питания и блоком управления температуры, подключенный последовательно к усилителю, аналого-цифровому преобразователю и USB коннектору, систему управления, электрически связанную для синхронизации с аналого-цифровым преобразователем [Слесарь А.С., Чайковский А.П., Иванов А.П., Денисов С.В., Король М.М., Осипенко Ф.П., Балин Ю.С., Коханенко Г.П., Пеннер И.Э. Фотоприемные модули для лидарных станций в сети CIS-LiNet. // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 12. С. 1073–1081].
Недостатком прототипа является низкая оперативность изменения параметров электронных составляющих фотомодуля в процессе выполнения сеанса лазерного зондирования, поскольку система управления выполнена на основе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), реализующей жесткую программу логики работы фотоприемного модуля.
В зависимости от оптико-метеорологического состояния атмосферы в сеанс зондирования требуется оперативное изменение коэффициента усиления сигнала, температуры охлаждения лавинного фотодиода и величины его высоковольтного напряжения.
Предлагаемая полезная модель устраняет этот недостаток за счет того, что цифровой модуль управления выполнен на основе программируемого микроконтроллера. Это увеличивает быстродействие модуля и обеспечивает возможность создания алгоритмов с гибким изменением логики измерений, т.е. оперативно изменять коэффициент усиления сигнала, температуру лавинного фотодиода и величину его высоковольтного напряжения согласно заложенному алгоритму и с учетом параметров регистрируемых сигналов.
На фиг.1 изображена блок-схема фотоприемного модуля. Фотоприемный модуль состоит из лавинного фотодиода 1, температурный режим которого поддерживается блоком управления температурой 2. Электрический вход фотодиода 1 подключен к высоковольтному источнику питания 3. Выход лавинного фотодиода 1 соединен через усилитель 4 со входом аналого-цифрового преобразователя лидарных сигналов 5, выход которого через USB-коннектор 7 подключен к внешнему компьютеру. Блок управления 6 подключен к блоку управления температурой 2, высоковольтному источнику питания 3, усилителю 4 и аналого-цифровому преобразователю 5.
Фотоприемный модуль в составе лидара работает следующим образом.
В начальный момент времени, когда осуществляется посылка лазерного излучения в атмосферу на вход блока управления 6 подается оптический синхроимпульс, который преобразуется в электрический синхроимпульс и поступает для запуска временной развертки в аналого-цифровой преобразователь 5.
Система управления 6 получает информацию о температурном режиме лавинного фотодиода 1 через блок управления температурой 2, осуществляет анализ и затем выдает управляющую команду в этот блок на установку оптимальной температуры рабочей зоны фотодиода 1. Система управления 6 формирует управляющий сигнала, который поступает в высоковольтный источник питания 3 для задания режима работы лавинного фотодиода 1.
Одновременно лидарный сигнал из атмосферы поступает на вход лавинного фотодиода 1, где преобразуется в электрический сигнал, который в дальнейшем направляется на вход усилителя 4, а далее на вход аналогово-цифрового преобразователя 5, который осуществляет его преобразование в цифровой код. Оцифрованный лидарный сигнал через USB-коннектор 7 поступает для записи и обработки во внешний компьютер.
В реализуемой полезной модели в качестве лавинного фотодиода используется диод марки C30956EH-TC. Система управления реализована на базе 32 разрядного высокопроизводительного контроллера STM32F767VGT7 с тактовой частотой 216 МГц. Высоковольтный источник питания реализован на высокочастотных карбид-кремниевых полупроводниковых элементах (транзисторы, диоды Шотки) по топологии преобразователя постоянного напряжения с гальванической развязкой. Усилитель выполнен на основе инструментальных операционных усилителей Analog Devices AD8422. Блок управления температурой реализован на базе элемента Пельтье.
Claims (1)
- Фотоприемный модуль для регистрации лидарных сигналов, включающий расположенные на одном основании в общем корпусе лавинный фотодиод с высоковольтным источником питания и блоком управления температуры, подключенный последовательно к усилителю, аналого-цифровому преобразователю и USB коннектору, систему управления электрически связанную для синхронизации с аналого-цифровым преобразователем, отличающийся тем, что система управления выполнена в виде программируемого микроконтроллера и подключена также к блоку управления температуры лавинного фотодиода, усилителю и высоковольтному источнику питания.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020117571U RU198737U1 (ru) | 2020-05-28 | 2020-05-28 | Фотоприемный модуль для регистрации лидарных сигналов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020117571U RU198737U1 (ru) | 2020-05-28 | 2020-05-28 | Фотоприемный модуль для регистрации лидарных сигналов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU198737U1 true RU198737U1 (ru) | 2020-07-24 |
Family
ID=71741054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020117571U RU198737U1 (ru) | 2020-05-28 | 2020-05-28 | Фотоприемный модуль для регистрации лидарных сигналов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU198737U1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2293998C2 (ru) * | 2001-05-30 | 2007-02-20 | Институто Супериор Текнико | Система на основе лидара с компьютерным управлением для идентификации дыма, в частности для выявления лесного пожара на ранней стадии |
RU177419U1 (ru) * | 2017-07-11 | 2018-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Лидар для дистанционного измерения температуры и влажности атмосферы с минимальной мертвой зоной зондирования |
KR101866505B1 (ko) * | 2016-12-30 | 2018-07-23 | 한국에너지기술연구원 | 복잡지형에서 풍력자원조사를 위한 원격탐사장비의 최적 설치위치 결정방법 |
RU183716U1 (ru) * | 2018-04-10 | 2018-10-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Лидар для дистанционного измерения температуры атмосферы |
RU193061U1 (ru) * | 2019-08-30 | 2019-10-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Сканирующий лидар для зондирования аэрозольных образований атмосферы |
RU193690U1 (ru) * | 2019-10-02 | 2019-11-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Оптоволоконный когерентно-импульсный доплеровский лидар |
-
2020
- 2020-05-28 RU RU2020117571U patent/RU198737U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2293998C2 (ru) * | 2001-05-30 | 2007-02-20 | Институто Супериор Текнико | Система на основе лидара с компьютерным управлением для идентификации дыма, в частности для выявления лесного пожара на ранней стадии |
KR101866505B1 (ko) * | 2016-12-30 | 2018-07-23 | 한국에너지기술연구원 | 복잡지형에서 풍력자원조사를 위한 원격탐사장비의 최적 설치위치 결정방법 |
RU177419U1 (ru) * | 2017-07-11 | 2018-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Лидар для дистанционного измерения температуры и влажности атмосферы с минимальной мертвой зоной зондирования |
RU183716U1 (ru) * | 2018-04-10 | 2018-10-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Лидар для дистанционного измерения температуры атмосферы |
RU193061U1 (ru) * | 2019-08-30 | 2019-10-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Сканирующий лидар для зондирования аэрозольных образований атмосферы |
RU193690U1 (ru) * | 2019-10-02 | 2019-11-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Оптоволоконный когерентно-импульсный доплеровский лидар |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Слесарь А.С., Фотоприемные модули для лидарных станций в сети CIS-LiNet. // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26, N 12. С. 1073-1081]. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2020061967A1 (zh) | 一种测距装置以及基于测距装置的时间测量方法 | |
CN105910632B (zh) | 光电检测设备和集成电路 | |
Ngo et al. | Wideband receiver for a three-dimensional ranging LADAR system | |
US20230283371A1 (en) | System and method for using a solar cell in wireless communication | |
CN105962922B (zh) | 光电传感器、光电检测方法以及应用其的心率检测设备 | |
JPS63258113A (ja) | 光電検出回路 | |
RU198737U1 (ru) | Фотоприемный модуль для регистрации лидарных сигналов | |
CN209656893U (zh) | 一种脉冲式激光雷达系统 | |
Saha et al. | Compact fast optode-based probe for single-photon counting applications | |
RU198797U1 (ru) | Лидарный фотоприемный модуль | |
RU165106U1 (ru) | Фотоприемное устройство | |
CN208015063U (zh) | 一种监测脉冲激光器工作状态的装置 | |
CN208337966U (zh) | 一种用于激光测距机光源的控温电路 | |
Gilewski | Optical curtain transceiver | |
Chowdhury et al. | A monolithically integrated time-of-flight sensor with large area silicon avalanche photodiode | |
CN105606213A (zh) | 一种激光微脉冲峰值功率测试装置 | |
RU2814584C1 (ru) | Фотоприемное устройство | |
KR102483978B1 (ko) | 광 신호 처리 장치 및 이의 전력 제어 방법 | |
CN108200712A (zh) | 一种用于激光测距机光源的控温电路 | |
CN219122405U (zh) | 激光发射装置和激光雷达系统 | |
CN108365507A (zh) | 一种监测脉冲激光器工作状态的装置及方法 | |
SU1509618A1 (ru) | Оптический датчик | |
RU20677U1 (ru) | Лазерный дальномер, безопасный для глаз | |
Mattos et al. | Small-Signal Modeling and Parameter Extraction Method for Photovoltaic Cell Integration in Indoor Visible Light Communication Systems | |
CN111245510B (zh) | 光伏电池光频识别标签、光频标签读写器和系统 |