【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及激光檢測，具體而言，涉及一種四象限探測器信號采集調(diào)理電路。
技術(shù)介紹
1、激光光斑位置檢測技術(shù)在現(xiàn)代科技與科學(xué)研究中得到了人們的廣泛關(guān)注，在激光制導(dǎo)、空間自由通信、精密測量、光鑷等領(lǐng)域扮演著重要角色。選用合適的光電位置探測器是能否實(shí)現(xiàn)寬范圍、實(shí)時(shí)精確測量激光光斑位置的基礎(chǔ)，常用的光電位置探測器主要有：位置敏感探測器psd(position?sensitive?detector)、電荷耦合器件ccd(charge?coupledevice)和四象限探測器4-qd(quadrant?detector)三大類。相比于psd與ccd探測器，四象限探測器具有：位置分辨率高、響應(yīng)時(shí)間短、波長響應(yīng)寬等優(yōu)點(diǎn)，適用于高重復(fù)頻率、高精度的激光光斑位置測量。
2、使用四象限探測器對高重頻(khz以上)、窄脈寬(數(shù)十ns級)激光進(jìn)行位置檢測時(shí)，四象限探測器各通道產(chǎn)生的電荷經(jīng)后端跨阻放大電路后輸出的是四路同頻率的窄脈寬電壓信號，如何實(shí)現(xiàn)對四路窄脈寬電信號的同步精確采集與調(diào)理，是實(shí)現(xiàn)對高重頻窄脈寬激光光斑位置實(shí)時(shí)高精度檢測亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請一些實(shí)施例提供一種四象限探測器信號采集調(diào)理電路，用于高重頻窄脈寬激光光斑位置檢測，包括：
2、多通道集成放大電路、脈沖檢測與保持電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、高速加法與比較電路以及控制電路；其中，所述多通道集成放大電路與所述脈沖檢測與保持電路連接；所述脈沖檢測與保持電路分別與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、所述高速加法與比較電路以及所述控制
3、所述多通道集成放大電路配置為對多通道輸入信號進(jìn)行放大；
4、所述脈沖檢測與保持電路配置為對輸入信號進(jìn)行脈沖檢測，并基于所述控制電路的控制信號對所述輸入信號進(jìn)行高速瞬態(tài)保持；
5、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路配置為對接收到的高速瞬態(tài)保持信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號傳輸至所述控制電路；
6、所述高速加法與比較電路配置為對所述脈沖檢測與保持電路的脈沖信號進(jìn)行累加并輸出中斷信號至所述控制電路；
7、所述控制電路配置為基于所述中斷信號控制所述脈沖檢測與保持電路進(jìn)行高速瞬態(tài)保持；
8、其中，所述多通道集成放大電路、所述脈沖檢測與保持電路、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、所述高速加法與比較電路以及所述控制電路的通帶頻寬均大于所述激光脈沖信號帶寬，以使得激光窄脈寬信號在傳輸過程中波形不發(fā)生失真。
9、在一些實(shí)施例中,還包括：四象限探測器，所述四象限探測器包括設(shè)置于四個(gè)象限區(qū)域的四個(gè)跨阻放大器，所述四個(gè)跨阻放大器將產(chǎn)生的電荷量轉(zhuǎn)換為電壓信號分別輸入所述多通道集成放大電路的輸入接口。
10、在一些實(shí)施例中,所述脈沖檢測與保持電路的四個(gè)輸入端分別與所述多通道集成放大電路的四個(gè)輸出端連接，所述脈沖檢測與保持電路具有控制引腳，響應(yīng)于所述控制引腳的高電平，所述脈沖檢測與保持電路輸出實(shí)時(shí)跟隨輸入信號，響應(yīng)于所述控制引腳的低電平，所述脈沖檢測與保持電路輸出對輸入信號的高速瞬態(tài)保持信號。
11、在一些實(shí)施例中,所述高速加法與比較電路四個(gè)輸入端分別與所述脈沖檢測與保持電路四個(gè)輸出端連接，配置為根據(jù)四個(gè)輸入端輸入的電壓信號累加求和，并將所述累加求和的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，當(dāng)所述累加求和的電壓大于所述閾值電壓時(shí)，輸出中斷信號。
12、在一些實(shí)施例中,所述控制電路配置為響應(yīng)于所述高速加法與比較電路的中斷信號，控制所述控制引腳為低電平，使所述脈沖檢測與保持電路輸出對輸入信號的高速瞬態(tài)保持信號。
13、在一些實(shí)施例中,所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的四個(gè)輸入端分別與所述脈沖檢測與保持電路的四個(gè)輸出端連接，且所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路具有啟動引腳，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路配置為響應(yīng)于所述啟動引腳的高電平，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提取所述脈沖檢測與保持電路的高速瞬態(tài)保持信號并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
14、在一些實(shí)施例中,所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路還具有開關(guān)引腳，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路配置為響應(yīng)于所述開關(guān)引腳的開關(guān)信號，所述控制電路從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信號，所述數(shù)據(jù)信號用于對光斑位置的計(jì)算。
15、在一些實(shí)施例中,所述控制電路通過數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片與所述高速加法與比較電路連接，所述控制電路通過所述數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片給所述高速加法與比較電路提供所述閾值電壓。
16、在一些實(shí)施例中,所述高速加法與比較電路包括順次連接的第一集成運(yùn)放芯片、第二集成運(yùn)放芯片、比較器芯片和電平轉(zhuǎn)換芯片。
17、在一些實(shí)施例中,所述脈沖檢測與保持電路包括四個(gè)并連的跟隨與保持芯片，其輸入端分別與所述多通道集成放大電路的四個(gè)輸出端連接。
18、本申請實(shí)施例的上述方案與相關(guān)技術(shù)相比，至少具有以下有益效果：
19、本申請?zhí)峁┮环N四象限探測器信號采集調(diào)理電路，用于高重頻窄脈寬激光光斑位置檢測，解決了使用四象限探測器對高重頻(khz以上)、窄脈寬(數(shù)十ns級)激光進(jìn)行位置檢測時(shí)，四象限探測器各通道電荷經(jīng)后端跨阻放大電路后輸出的四路高重頻、窄脈寬電信號同步精確采集調(diào)理的技術(shù)問題。本申請與采用多通道高速數(shù)據(jù)采集電路方案相比，具有電路原理簡單、實(shí)現(xiàn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
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1.一種四象限探測器信號采集調(diào)理電路，用于高重頻窄脈寬激光光斑位置檢測，其特征在于,包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,還包括：四象限探測器，所述四象限探測器包括設(shè)置于四個(gè)象限區(qū)域的四個(gè)跨阻放大器，所述四個(gè)跨阻放大器將產(chǎn)生的電荷量轉(zhuǎn)換為電壓信號分別輸入所述多通道集成放大電路的輸入接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,所述高速加法與比較電路四個(gè)輸入端分別與所述脈沖檢測與保持電路四個(gè)輸出端連接，配置為根據(jù)四個(gè)輸入端輸入的電壓信號累加求和，并將所述累加求和的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，當(dāng)所述累加求和的電壓大于所述閾值電壓時(shí)，輸出中斷信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,所述控制電路配置為響應(yīng)于所述高速加法與比較電路的中斷信號，控制所述控制引腳為低電平，使所述脈沖檢測與保持電路輸出對輸入信號的高速瞬態(tài)保持信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四象限探測器信號采集調(diào)
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路還具有開關(guān)引腳，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路配置為響應(yīng)于所述開關(guān)引腳的開關(guān)信號，所述控制電路從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信號，所述數(shù)據(jù)信號用于對光斑位置的計(jì)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,所述控制電路通過數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片與所述高速加法與比較電路連接，所述控制電路通過所述數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片給所述高速加法與比較電路提供所述閾值電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,所述高速加法與比較電路包括順次連接的第一集成運(yùn)放芯片、第二集成運(yùn)放芯片、比較器芯片和電平轉(zhuǎn)換芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,所述脈沖檢測與保持電路包括四個(gè)并連的跟隨與保持芯片，其輸入端分別與所述多通道集成放大電路的四個(gè)輸出端連接。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種四象限探測器信號采集調(diào)理電路，用于高重頻窄脈寬激光光斑位置檢測，其特征在于,包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,還包括：四象限探測器，所述四象限探測器包括設(shè)置于四個(gè)象限區(qū)域的四個(gè)跨阻放大器，所述四個(gè)跨阻放大器將產(chǎn)生的電荷量轉(zhuǎn)換為電壓信號分別輸入所述多通道集成放大電路的輸入接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,所述高速加法與比較電路四個(gè)輸入端分別與所述脈沖檢測與保持電路四個(gè)輸出端連接，配置為根據(jù)四個(gè)輸入端輸入的電壓信號累加求和，并將所述累加求和的電壓與閾值電壓進(jìn)行比較，當(dāng)所述累加求和的電壓大于所述閾值電壓時(shí)，輸出中斷信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,所述控制電路配置為響應(yīng)于所述高速加法與比較電路的中斷信號，控制所述控制引腳為低電平，使所述脈沖檢測與保持電路輸出對輸入信號的高速瞬態(tài)保持信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四象限探測器信號采集調(diào)理電路，其特征在于,所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的四個(gè)輸...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于德洋，潘其坤，陳飛，李姜，張冉冉，郭勁，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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