RU2511069C1 - Приемник импульсного оптического излучения - Google Patents
Приемник импульсного оптического излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2511069C1 RU2511069C1 RU2012140351/28A RU2012140351A RU2511069C1 RU 2511069 C1 RU2511069 C1 RU 2511069C1 RU 2012140351/28 A RU2012140351/28 A RU 2012140351/28A RU 2012140351 A RU2012140351 A RU 2012140351A RU 2511069 C1 RU2511069 C1 RU 2511069C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photodetector
- optical radiation
- amplifier
- load
- pulsed optical
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике приема импульсного оптического излучения, преимущественно к приемникам импульсных лазерных дальномеров и подобных устройств для измерения временных интервалов между оптическими импульсами. Приемник импульсного оптического излучения, содержащий фотоприемник с источником смещения и нагрузкой, подключенной к усилителю, усилитель выполнен по схеме дифференциального каскада, левый вход которого подключен к нагрузке фотоприемника, а правый вход имеет возможность подключения к внешнему источнику сигнала, причем параллельно входам дифференциального каскада введены ключи, связанные с коммутатором, управляющим их замыканием и размыканием в противофазе. Технический результат изобретения состоит в обеспечении высокой точности временной привязки принятого сигнала и, соответственно, высокой точности измерений с помощью приборов, в которых используется такой приемник. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технике приема импульсного оптического излучения, преимущественно к приемникам импульсных лазерных дальномеров и подобных устройств для измерения временных интервалов между оптическими импульсами.
Известны приемники импульсного оптического излучения [1] для систем импульсной лазерной локации, предназначенные для преобразования в электрические сигналы отраженных удаленными объектами зондирующих импульсов лазерного излучения и временной привязки электрических импульсов для определения их задержки τ относительно момента излучения лазерного зондирующего импульса. По этой задержке судят о дальности R до отражающего объекта по формуле R=сτ/2, где с - скорость света.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является приемник импульсного оптического излучения, содержащий фотоприемник (например, фотодиод) с источником смещения и нагрузкой и подключенный к нагрузке усилитель, выполненный на транзисторах [2].
При таком построении приемника имеет место погрешность временной привязки принятого сигнала к моменту излучения зондирующего импульса вследствие несовпадения по времени электрического сигнала на выходе усилителя относительно оптического сигнала, поступающего на вход фотоприемника. Это приводит к ошибкам определения временного интервала между исходным и принятым импульсами.
Задачей изобретения является обеспечение высокой точности временной привязки принятого сигнала за счет устранения указанных погрешностей.
Эта задача решается за счет того, что в известном приемнике импульсного оптического излучения, содержащем фотоприемник с источником смещения и нагрузкой, подключенной к усилителю, усилитель выполнен по схеме дифференциального каскада, левый вход которого подключен к нагрузке фотоприемника, а правый вход имеет возможность подключения к внешнему источнику сигнала, причем параллельно входам дифференциального каскада введены ключи, связанные с коммутатором, управляющим их замыканием и размыканием в противофазе.
На чертеже представлена схема приемника импульсного оптического излучения на базе дифференциального каскада.
Устройство состоит из фотоприемника 1 (фотодиода) с источником смещения 2. Нагрузкой фотодиода является сопротивление 3, подключенное к левому входу усилителя 4, выполненного в виде дифференциального каскада [3]. Параллельно входам дифференциального каскада установлены ключи 5 и 6, управляемые от коммутатора 7. К правому входу дифференциального каскада подключен датчик тока накачки импульсного полупроводникового лазера 8 с источником накачки 9. В качестве датчика тока накачки использовано сопротивление 10, включенное последовательно с полупроводниковым лазером. Рабочая точка дифференциального каскада обеспечивается напряжением смещения Uсм, подаваемым на его входы. Питается дифференциальный каскад от источника Uпит.
Устройство работает следующим образом.
На фотоприемник 1 поступает принимаемый оптический сигнал, например сигнал лазерного излучателя, отраженный удаленным объектом. При разомкнутом ключе 5 и замкнутом ключе 6 на выходе усилителя 4 формируются сигналы от этого источника. Внешнее устройство (схема временной фиксации [4] с последующим измерителем временных интервалов или цифровой сигнальный процессор (ЦСП) с аналого-цифровым преобразователем на входе [5]) осуществляет временную привязку ts таких сигналов к моменту t0 формирования токового импульса накачки полупроводникового лазера. Момент t0 фиксируется этими же устройствами в цикле временной привязки зондирующего сигнала при замыкании с помощью коммутатора 7 левого ключа 5 и размыкании ключа 6, когда на выходе дифференциального каскада 4 формируются импульсы с датчика тока накачки 10. Временной интервал τ=ts-t0 измеряется внешним устройством и используется в дальнейшем в процессе определения дальности до удаленного объекта. Подобная временная привязка производится перед каждым измерением дальности и позволяет исключить влияние дестабилизирующих факторов - старения элементов схемы, дрейфа питающих напряжений, температурного ухода параметров, влияния фонового освещения и т.п.
В соответствии с предлагаемым изобретением был разработан макетный образец фотоприемного устройства, испытанный в составе лазерного дальномера.
Проведенные исследования дальномера показали, что ошибка без такой привязки может достигать 5-20 наносекунд (как и в других существующих аналогичных приборах), а в случае временной привязки по предлагаемому способу снижается до 0,5 нс, то есть при измерении дальности ошибка снижается с 1-3 м до нескольких сантиметров.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность временной привязки принятого сигнала и, соответственно, высокую точность приборов, в которых используется такой приемник.
Источники информации
1. В.А.Волохатюк и др. "Вопросы оптической локации". - М.: Советское радио, М., 1971. - с.213.
2. В.Г.Вильнер и др. Анализ входной цепи фотоприемного устройства с лавинным фотодиодом и противошумовой коррекцией. «Оптико-механическая промышленность». №9, 1981 г. - с.59 - прототип.
3. И.Г.Мамонкин «Усилительные устройства». - М.: «Связь», 1977. - С.268.
4. В.Г.Вильнер и др. Методы повышения точности импульсных лазерных дальномеров. «Электроника. Наука, Технология, Бизнес». №3, 2008 г. - С.118.
5. В.Г.Вильнер и др. Способ измерения дальности. Патент РФ №2455615.
Claims (1)
- Приемник импульсного оптического излучения, содержащий фотоприемник с источником смещения и нагрузкой, подключенной к усилителю, отличающийся тем, что усилитель выполнен по схеме дифференциального каскада, левый вход которого подключен к нагрузке фотоприемника, а правый вход имеет возможность подключения к внешнему источнику сигнала, причем параллельно входам дифференциального каскада введены ключи, связанные с коммутатором, управляющим их замыканием и размыканием в противофазе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012140351/28A RU2511069C1 (ru) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Приемник импульсного оптического излучения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012140351/28A RU2511069C1 (ru) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Приемник импульсного оптического излучения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012140351A RU2012140351A (ru) | 2014-03-27 |
RU2511069C1 true RU2511069C1 (ru) | 2014-04-10 |
Family
ID=50342780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012140351/28A RU2511069C1 (ru) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Приемник импульсного оптического излучения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2511069C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2755602C1 (ru) * | 2020-11-26 | 2021-09-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Способ порогового обнаружения оптических сигналов |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU324508A1 (ru) * | Устройство для выделения импульсных оптических сигналов | |||
SU446770A1 (ru) * | 1972-12-06 | 1974-10-15 | Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт | Приемник импульсных оптических сигналов с логарифмической амплитудной характеристикой |
SU548772A1 (ru) * | 1975-01-02 | 1977-02-28 | Предприятие П/Я Р-6681 | Оптико-электронное устройство дл выделени импульсных оптических сигналов |
SU1007208A1 (ru) * | 1981-06-03 | 1983-03-23 | Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им.Проф.М.А.Бонч-Бруевича | Устройство контрол приемников импульсных оптических сигналов |
RU2133533C1 (ru) * | 1997-09-30 | 1999-07-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Астрам" | Способ спектральной фильтрации оптических сигналов и устройство для его осуществления - активный квантовый фильтр |
UA18782U (en) * | 2006-06-02 | 2006-11-15 | Kyiv Nat Univ Tech & Design | Toothed wheel |
-
2012
- 2012-09-21 RU RU2012140351/28A patent/RU2511069C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU324508A1 (ru) * | Устройство для выделения импульсных оптических сигналов | |||
SU446770A1 (ru) * | 1972-12-06 | 1974-10-15 | Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт | Приемник импульсных оптических сигналов с логарифмической амплитудной характеристикой |
SU548772A1 (ru) * | 1975-01-02 | 1977-02-28 | Предприятие П/Я Р-6681 | Оптико-электронное устройство дл выделени импульсных оптических сигналов |
SU1007208A1 (ru) * | 1981-06-03 | 1983-03-23 | Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им.Проф.М.А.Бонч-Бруевича | Устройство контрол приемников импульсных оптических сигналов |
RU2133533C1 (ru) * | 1997-09-30 | 1999-07-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Астрам" | Способ спектральной фильтрации оптических сигналов и устройство для его осуществления - активный квантовый фильтр |
UA18782U (en) * | 2006-06-02 | 2006-11-15 | Kyiv Nat Univ Tech & Design | Toothed wheel |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2755602C1 (ru) * | 2020-11-26 | 2021-09-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Способ порогового обнаружения оптических сигналов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012140351A (ru) | 2014-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5688900B2 (ja) | 反射性対象に対する距離を求めるための方法及び装置 | |
JP5590884B2 (ja) | 光学距離測定方法及びそれを用いた光学距離測定装置 | |
EP3447534A1 (en) | Laser ranging system and method employing time domain waveform matching technique | |
Palojarvi et al. | Integrated time-of-flight laser radar | |
JP2011511261A5 (ru) | ||
US20090195770A1 (en) | Method and apparatus for optoelectronic contactless range finding using the transit time principle | |
JPH02181689A (ja) | パルス方式の光波距離計 | |
Palojarvi et al. | Pulsed time-of-flight laser radar module with millimeter-level accuracy using full custom receiver and TDC ASICs | |
RU2436115C2 (ru) | Способ нелинейной радиолокации | |
US10371803B2 (en) | Distance measuring device and method for calibrating the same | |
US9874441B1 (en) | Circuitry and method for reducing echo walk error in a time-of-flight laser distance device | |
Hanto et al. | Time of flight lidar employing dual-modulation frequencies switching for optimizing unambiguous range extension and high resolution | |
RU2511069C1 (ru) | Приемник импульсного оптического излучения | |
US8477291B2 (en) | System and method for ranging of targets | |
RU167276U1 (ru) | Лазерный дальномер с повышенным разрешением по дальности | |
RU2506547C1 (ru) | Приемник импульсных оптических сигналов | |
RU2650851C1 (ru) | Лазерный дальномер | |
Nissinen et al. | An integrated CMOS receiver-TDC chip for mm-accurate pulsed time-of-flight laser radar measurements | |
Kurtti et al. | Pulse width time walk compensation method for a pulsed time-of-flight laser rangefinder | |
Lee et al. | Advanced compact 3D lidar using a high speed fiber coupled pulsed laser diode and a high accuracy timing discrimination readout circuit | |
RU2759300C1 (ru) | Способ измерения дальности | |
JP2757638B2 (ja) | 車間距離検知装置 | |
Kurtti | Integrated receiver channel and timing discrimination circuits for a pulsed time-of-flight laser rangefinder | |
RU2554601C1 (ru) | Способ измерения наклонной дальности и устройство для его осуществления | |
RU143782U1 (ru) | Дистанционный лазерный газоанализатор метана |