CN207502715U - 光电检测电路及单端信号链路方式的激光外差探测系统 - Google Patents
光电检测电路及单端信号链路方式的激光外差探测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207502715U CN207502715U CN201820133386.7U CN201820133386U CN207502715U CN 207502715 U CN207502715 U CN 207502715U CN 201820133386 U CN201820133386 U CN 201820133386U CN 207502715 U CN207502715 U CN 207502715U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- amplifier
- resistance
- signal
- photoelectric detective
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种光电检测电路及单端信号链路方式的激光外差探测系统，包括光电检测电路，还包括光源、干涉单元、信号放大电路、滤波电路、ADC采样电路、数据处理电路、模拟开关、三角波调谐电路和激光器；光源分别通过光路与光电检测电路相连接，所述干涉单元设置在光路上；光电检测电路依次经过信号放大电路、滤波电路、滤波电路、ADC采样电路、数据处理电路、模拟开关、三角波调谐电路与激光器电连接。本实用新型提高了探测灵敏度，且可同时探测目标的距离和速度，抑制外界电磁干扰和系统本身的共模干扰，提高输出信噪比，适合于微弱光信号的检测。
Description
技术领域
本实用新型属于激光探测技术领域，具体涉及一种光电检测电路及单端信号链路方式的激光外差探测系统。
背景技术
激光探测系统的作用是将接收的激光信号变化变成电信号，也就是说将光信息转换成电信息，并通过不同的信息处理方法来获取不同的信息并实现探测目的。激光探测技术按探测器方式分为直接探测和外差探测两种，目前绝大多数激光探测采用直接探测方式，其利用光的强度携带信息，将光的强度转换为电信号，解调电路检出信息，目前的直接探测技术主要采用激光发射系统发射一串重复周期一定的激光窄脉冲，是典型的非相干测距雷达，可探测目标的距离、方位、仰角，很难探测到目标的相对速度。直接探测的主要缺点还有：不适用于输入信噪比小于1或微弱光信号的检测，因不能改善输入信噪比，只适宜于较强光信号的探测，相同发射光功率下，信噪比比外差探测小20db。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种光电检测电路及单端信号链路方式的激光外差探测系统，解决了在检测微弱光信号时的噪声影响。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
一种光电检测电路，包括光电二级管D1、第一放大器A1、第二放大器A2、电阻Rf、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容Cs，所述干涉光信号通过光电二极管D1与第一放大器A1的正输入端相连接，第一放大器A1的输出端通过电阻R1与第二放大器A2的正输入端相连接，所述光电二极管D1与第一放大器A1的正输入端之间引出一点A，点A通过电阻Rf与第二放大器A2的输出端相连接，电容Cs的两端分别与电阻Rf的两端相连接，电阻R1与第二放大器A2的正输入端之间引出一点B，点B依次通过电容C1、电阻R2与第二放大器A2的输出端相连接，第一放大器A1的负输入端通过一RC电路后接地，第二放大器A2的负输入端接地。
本实用新型还提供了一种单端信号链路方式的激光外差探测系统，包括本实用新型提供的光电检测电路，还包括光源、干涉单元、信号放大电路、滤波电路、ADC采样电路、数据处理电路、模拟开关、三角波调谐电路；
所述光电检测电路的输出端依次经过信号放大电路、滤波电路、滤波电路、ADC采样电路、数据处理电路、三角波调谐电路与激光器电连接；
所述光源分别通过光路与光电检测电路相连接，所述干涉单元设置在光路上。
进一步地，所述信号放大电路包括至少两级放大电路。
进一步地，所述滤波电路为二阶有源滤波器。
本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：
(1)本实用新型的探测能力强，可以还原信号光信息，即同时探测光信号的振幅、频率、相位，而直接探测只能探测光信号的光强；
(2)本实用新型的灵敏度高，转换增益高，适合探测微弱信号；输出信噪比高、探测精度高，并可以对目标进行测速，滤波性好，稳定性和可靠性高。
附图说明
图1是本实用新型装置的结构示意图；
图2是本实用新型装置的工作原理图；
图3是本实用新型装置的电路图；
图4是本实用新型一种实施例下数据处理电路的时序图。
以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
本实用新型中的干涉单元是通过对两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成新的波形，例如改变波的相位或幅值等。
本实用新型中的数据处理电路指具有数据处理功能的控制芯片，如FPGA、ARM或ECU等具有计算功能的主控芯片，通过上述控制芯片产生调制波。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
遵从上述技术方案，如图1所示，本实施例给出一种光电检测电路，如图3，包括光电二级管D1、第一放大器A1、第二放大器A2、电阻Rf、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容Cs，所述干涉光信号通过光电二极管D1与第一放大器A1的正输入端相连接，第一放大器A1的输出端通过电阻R1与第二放大器A2的正输入端相连接，所述光电二极管D1与第一放大器A1的正输入端之间引出一点A，点A通过电阻Rf与第二放大器A2的输出端相连接，电容Cs的两端分别与电阻Rf的两端相连接，电阻R1与第二放大器A2的正输入端之间引出一点B，点B依次通过电容C1、电阻R2与第二放大器A2的输出端相连接，第一放大器A1的负输入端通过一RC电路后接地，第二放大器A2的负输入端接地。
这样，如图3,所示光电流ip连接放大器A1正输入端通过Rf连接到放大器A2输出，反馈回路则是经过Rf、R2、C1、R1回到A1，随着频率的变化，A2从放大器变为积分其，然后变为衰减器。在低频段，C1阻碍了A2的本地反馈，为复合反馈提供了完整的开环增益，增加了信号低频段的增益降低了低频误差。在中间频率段，由R1和C1组成的积分器在向衰减器模式过渡中降低了A2的增益支持，该增益是在转变为衰减器模式中获得的。在高频段，C1变成短路，A2的增益控制变为R1、R2的闭环效应。ACL2＝-R2/R1，在R2<R1时可以使高频衰减。复合放大器结构的光电检测电路基本不改变电流-电压转换器的其他性质，而降低了噪声的高频增益，限制噪声带宽等于信号带宽，从而有效提高光电检测电路的信噪比。
实施例2：
本实施例提供了一种单端信号链路方式的激光外差探测系统，包括光源、干涉单元、光电检测电路、信号放大电路、滤波电路、ADC采样电路、数据处理电路、模拟开关、三角波调谐电路；其中光电检测电路为实施例1中提供的光电检测电路。
光源分别通过光路与光电检测电路相连接，所述干涉单元设置在光路上；
光电检测电路依次经过信号放大电路、滤波电路、滤波电路、ADC采样电路、数据处理电路、模拟开关、三角波调谐电路与激光器相连接。
其中光电检测电路采集干涉后的光信号，通过光电检测电路将干涉后的光信号转换为电流信号，再将电流信号通过信号放大电路转换为电压信号，然后通过滤波处理后，将电压信号转换为数字信号，输入至数据处理电路中生产调制波控制模拟开关的关断，从而在三角波调谐电路中生成三角波，最后调制激光器的发射激光。这样，通过光电检测电路将光信号中的噪声降至最低，解决了在检测微弱光信号时的噪声影响。
本实施例中信号放大电路包括至少两级放大电路。本实施例中的信号放大电路由多个运放组成，形成多级放大电路，将信号放大到合适的幅值，便于后期AD转换电路对信号的采集和处理
本实施例中的滤波电路为二阶有源滤波器，以滤除电路中的谐波噪声，滤波电路按照截止频率设置为80MHz。
本实施例中的ADC采样电路，将模拟信号转换成数字信号，便于对信号进行处理和分析。ADC的位数根据设计参数距离分辨率以及最大可探测距离，ADC的位数最少需要8位，由于ADC的本身有误差，可以选择9位或者10位及以上的ADC，该系统选用ADC的分辨率14位，采样率150MHz。
本实施例中的三角波调谐电路，已驱动激光光源发射电路，使发射的激光光频被调频。三角波调谐电路要产生-2V～2V的10KHz的三角波，可以通过FPGA产生10KHz的方波，通过积分放大电路之后转成三角波。由于FPGA产生的方波是正电平，因此需要增加一个基准电平将电平搬移到-2～2V之间。
本实施例中的数据处理电路选用FPGA来接收和控制ADC采样的起始时间以及结束时间，以及ADC输出的数字信号，用DDR内存芯片临时存储ADC转换的数字信号。FPGA控制时序图如图4：
在图4中，产生调谐方波之后S1开关闭合，S2开关打开，检测电路开始工作，产生电流信号。ADC需要延迟一段时间后工作，开始采集信号，具体的时钟个数需要确定ADC频率之后才能确定，但是延迟时间至少需要2微秒。
在调谐波低电平到来之前，S1开关需要提前打开，S2开关同时闭合，提前的具体时钟周期需要结合电容完全放电时间来算。在S1开关打开，S2开关闭合之前，ADC需要提前结束工作，采样完成。
Claims (4)
1.一种光电检测电路，其特征在于，包括光电二级管D1、第一放大器A1、第二放大器A2、电阻Rf、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容Cs，干涉光信号通过光电二极管D1与第一放大器A1的正输入端相连接，第一放大器A1的输出端通过电阻R1与第二放大器A2的正输入端相连接，所述光电二极管D1与第一放大器A1的正输入端之间引出一点A，点A通过电阻Rf与第二放大器A2的输出端相连接，电容Cs的两端分别与电阻Rf的两端相连接，电阻R1与第二放大器A2的正输入端之间引出一点B，点B依次通过电容C1、电阻R2与第二放大器A2的输出端相连接，第一放大器A1的负输入端通过一RC电路后接地，第二放大器A2的负输入端接地。
2.一种单端信号链路方式的激光外差探测系统，其特征在于，包括权利要求1所述的光电检测电路，还包括光源、干涉单元、信号放大电路、滤波电路、ADC采样电路、数据处理电路、模拟开关、三角波调谐电路和激光器；
所述光源分别通过光路与光电检测电路相连接，所述干涉单元设置在光路上；
所述光电检测电路依次经过信号放大电路、滤波电路、ADC采样电路、数据处理电路、模拟开关、三角波调谐电路与激光器电连接。
3.如权利要求2所述的单端信号链路方式的激光外差探测系统，其特征在于，所述信号放大电路包括至少两级放大电路。
4.如权利要求3所述的单端信号链路方式的激光外差探测系统，其特征在于，所述滤波电路为二阶有源滤波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820133386.7U CN207502715U (zh) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | 光电检测电路及单端信号链路方式的激光外差探测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820133386.7U CN207502715U (zh) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | 光电检测电路及单端信号链路方式的激光外差探测系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207502715U true CN207502715U (zh) | 2018-06-15 |
Family
ID=62509686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820133386.7U Active CN207502715U (zh) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | 光电检测电路及单端信号链路方式的激光外差探测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207502715U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112994693A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 深圳市电明科技股份有限公司 | 模数转换器 |
-
2018
- 2018-01-25 CN CN201820133386.7U patent/CN207502715U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112994693A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 深圳市电明科技股份有限公司 | 模数转换器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108896979B (zh) | 一种超宽单射测量范围的脉冲激光雷达接收电路及系统 | |
| CN102147460B (zh) | 超宽带脉冲雷达接收系统及方法 | |
| CN109375194A (zh) | 用于激光雷达的模拟前端读出电路 | |
| CN209656894U (zh) | 一种单激光相位测距仪 | |
| Baharmast et al. | A wide dynamic range laser radar receiver based on input pulse-shaping techniques | |
| CN110007311B (zh) | 一种峰值保持输出系统 | |
| CN115561770A (zh) | 一种激光雷达脉冲峰值自适应检测和拟合测距系统 | |
| CN207502715U (zh) | 光电检测电路及单端信号链路方式的激光外差探测系统 | |
| CN208752200U (zh) | 激光接收电路及距离校准设备 | |
| CN205067735U (zh) | 一种激光探测信号处理电路 | |
| CN102427388B (zh) | 一种复位电流补偿式突发性接收光功率监控机 | |
| CN104020460A (zh) | 一种激光测距系统的回波信号放大电路 | |
| CN206959996U (zh) | 一种低时间抖动的单光子探测器 | |
| CN106526570B (zh) | 星载激光测距仪回波探测电路 | |
| CN113447941B (zh) | 基于光学接收的测速测距装置及测速测距方法 | |
| CN107024289B (zh) | 一种低时间抖动的单光子探测器 | |
| CN206804152U (zh) | 一种频率可调谐的单光子探测器 | |
| CN221077825U (zh) | 一种单光子探测器雪崩信号提取电路 | |
| CN113405677A (zh) | 高速正弦门控单光子探测器 | |
| CN113740878B (zh) | 用于测风雷达的平衡探测器电路 | |
| CN114512886A (zh) | 一种百皮秒高重频驱动信号发生电路 | |
| CN203811692U (zh) | 一种测量装置 | |
| CN116026215A (zh) | 基于石墨烯-锗基位置敏感探测器的光斑位置检测系统 | |
| CN101340196B (zh) | 多通道数字化检波中频放大器 | |
| CN115902409A (zh) | 一种用于测量阻抗谱的低共模电压误差测量电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 315500 Room 2212, 389 Yuelindong Road, Fenghua District, Ningbo City, Zhejiang Province Patentee after: Ningbo Feixin Electronic Technology Co., Ltd. Address before: 710000 West Avenue, Xi'an New Industrial Park, Shaanxi Province, No. 60 Graduate Education Center No. 9 Patentee before: Xi'an flying arrow Electronic Technology Co., Ltd. |