多通道激光回波信号模拟系统的制作方法
【专利摘要】多通道激光回波信号模拟系统，属于光电探测【技术领域】，涉及的多通道激光回波模拟信号的实现方法。本发明要解决的技术问题是提供各通道输出信号幅值、信号上升时间和通道间延时可设置的多通道激光回波模拟系统。解决技术问题的技术方案是：通过RC充放电电路产生指数上升的电压信号，后经电容耦合得到脉冲信号，以模拟激光回波信号。RC充电电路电源为可变电源，通过改变充电电压值来改变输出信号幅值；通过改变电阻值或电容值或电阻值和电容值来设置输出信号的上升时间；通过控制各输出信号对应RC充放电电路电控开关信号之间的延迟来控制各通道输出信号间的延迟。采用本发明的激光回波信号模拟系统可以较低成本在实验室安全地完成激光成像系统电子学调试。
【专利说明】多通道激光回波信号模拟系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电探测【技术领域】，具体涉及多通道激光回波信号模拟系统。
【背景技术】
[0002]激光成像系统用于对地面目标做激光主动成像与距离测量，产生含目标和背景的角-角-距图像以及目标强度图像。相比于被动成像方式，激光3D成像抗电磁干扰能力和抗隐身能力强，能识别隐身目标；具有较高的距离、角度、速度分辨率；安全性比较高。按照使用探测器类型，激光成像系统可分为单点探测器激光成像系统和面阵探测器激光成像系统。单点探测器激光成像系统通过扫描获取目标区域的三维信息，效率较低，但其结构简单；相比而言，面阵探测器激光成像系统效率较高，通过选择合适的面阵探测器，可一次性获得目标区域的三维信息，但其结构复杂。
[0003]激光成像系统作用距离与激光器输出功率息息相关:作用距离越远，要求激光器输出功率越大。激光器输出功率越大，对人体，尤其是眼睛伤害越大。因此，在实验时，实验人员通常需要佩戴护膜镜。在激光成像系统电子学调试阶段，如果电子学系统直接和激光器进行联调，则对人体造成伤害的可能性会增加。通常的做法是，在实验室采用专用设备模拟激光回波信号作为电子学系统的输入信号，在保证电子学调试人员人身安全的同时，可使各分系统同步进行，缩短设备研发周期。
[0004]在本发明以前，通常采用任意信号发生器，通过编程设置输出信号波形，以模拟激光回波信号。市场上有多种型号的任意信号发生器可供选择，且其性能指标较高，但其价格很高，无疑增加了激光成像系统研发成本。目前可供选择的任意信号发生器多为两通道或四通道，能够满足单点探测器激光成像系统电子学调试要求。对于面阵探测器激光成像系统电子学系统调试而言，一种方法是对面阵探测器多通道分多次调试，每次调试两通道或四通道，该方法增加了系统调试周期；另一种方法是根据面阵探测器的通道数，购买多台任意信号发生器串联使用，鉴于单台任意信号发生器的价格已经很高，多台串联使用无疑会大大增加激光成像系统的研发成本。
【发明内容】
[0005]本发明为解决现有激光回波信号模拟系统只能针对两通道或四通道进行模拟，采用任意信号发生器存在成本高的问题，提供一种各通道输出信号幅值、信号上升时间和通道间延时可设置的多通道激光回波模拟系统。
[0006]多通道激光回波信号模拟系统，包括控制器、多路可变电源模块、多路RC充放电电路模块和电容耦合输出端口 ；所述控制器控制多路可变电源模块为多路RC充放电电路模块提供RC充电电压，并通过改变多路可变电源模块中各路输出电压对应改变各通道的输出信号幅值；控制器通过改变多路RC充放电电路模块中的电阻值、电容值或电阻值和电容值改变对应的输出信号的上升时间，并通过控制多路RC充放电电路模块的各通道的控制开关信号间的延时来控制各通道输出信号间的延迟；所述多路RC充放电电路模块输出信号经电容耦合获取交流分量，并经电容耦合输出端口输出，实现多通道模拟激光回波信号。
[0007]本发明的有益效果:采用本发明的多通道激光回波信号模拟系统，可以获得各通道信号幅值、信号上升时间及各通道之间延时可设置的多路激光回波模拟信号，以较低成本在实验室安全地完成激光成像系统电子学调试。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明所述的多通道激光回波信号模拟系统的结构示意图；
[0009]图2为采用数模转换器实现可变电源模块结构示意图；
[0010]图3为采用可调稳压器和数字电位计实现可变电源模块结构示意图；
[0011]图4为采用数字电位计和固定容值电容实现RC充放电电路结构示意图；
[0012]图5为采用固定阻值电阻和电容阵列及模拟开关阵列实现RC充放电电路结构示意图；
[0013]图6为采用数字电位计和电容阵列及模拟开关阵列实现RC充放电电路结构示意图。
[0014]图中:1、控制器，2、多路可变电源模块，3、多路RC充放电电路模块，4、显示系统，
5、电容耦合输出端口，6、键盘，7、电源模块，8、单路可变电源模块，9、单路RC充放电电路模块，10、数模转换器，11、可调稳压器，12、第一数字电位计，13、第二数字电位计，14、固定容值电容，15、RC充放电控制开关电路，16、固定阻值电阻，17、电容阵列，18、模拟开关阵列。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一、结合图1、图2和图4说明本实施方式，多通道激光回波信号模拟系统，通过RC充放电电路产生指数上升的电压信号，后经电容耦合得到脉冲信号，以模拟激光回波信号，RC充放电电路模块为可变电源，通过改变电阻值或电容值或电阻值和电容值来设置输出信号的上升时间；通过控制各输出信号对应RC充放电电路电控开关信号之间的延迟来控制各通道输出信号间的延迟。包括控制器1、多路可变电源模块2、多路RC充放电电路模块3、显不系统4、电容稱合输出端口 5、键盘6及电源模块7。多路可变电源模块2分别为其对应的多路RC充放电电路模块3提供RC充电电压，改变多路可变电源模块各路输出电压可改变其对应输出信号幅值；通过改变多路RC充电电路模块3中的电阻值，或电容值，或电阻值和电容值改变其对应输出信号上升时间；通过控制多路RC充放电电路模块3各通道控制开关信号之间的延时来控制各通道输出信号之间的延迟；多路RC充放电电路模块3输出信号经电容耦合获取交流分量，并经电容耦合输出端口 5输出，以模拟激光回波信号；可通过键盘6设置各个通道输出信号幅值、上升时间、各通道之间的延迟等信息。同时，键盘6可实现对所有或单个RC充放电电路9进行充放电控制；所有设置信息可送入显示系统进行显示；电源模块7为整个系统提供所需的基准电压；整个系统工作过程由控制器I协同控制。
[0016]本实施方式所述的控制器I选择FPGA或DSP或ARM等微处理器。
[0017]本实施方式所述的多路可变电源模块2包括多个单路可变电源模块8，所述单路可变电源模块选择数模转换器10，结合图2，通过控制器I向数模转换器10写入不同数值来设置其对应多路可变电源模块2输出电压。多路可变电源模块2输出电压作为多路RC充放电电路模块3的充电电压,多路可变电源模块2输出电压的不同使得其对应输出信号幅值不同。
[0018]本实施方式所述的多路RC充放电电路模块3包括多个单路RC充放电电路模块9，所述单路RC充放电电路模块9中的电阻选择第二数字电位计13，电容选择固定容值电容14，结合图4，通过控制器I向第二数字电位计13写入不同数值得到不同阻值的电阻，从而控制其对应单路RC充放电电路模块9输出信号的上升时间。多路RC充放电电路模块3中的各单路RC充放电电路模块9均包含RC充放电控制开关电路15，其用来决定RC充放电电路处于充电状态或放电状态，开关控制信号由控制器I给出。通过控制多路RC充放电电路模块3各通道控制开关信号之间的延时来控制各通道输出信号之间的延迟。RC充放电控制开关电路15可由工作在开关状态的三极管或模拟开关来实现。
[0019]本实施方式所述的显示系统4可采用液晶显示模块或多个七段数码管实现，所有设置信息可送入显示系统4进行显示。
[0020]【具体实施方式】二、结合图5说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述多路RC充放电电路模块3中的单路RC充放电电路模块9中的电阻选择固定阻值电阻16，电容选择电容阵列17和模拟开关阵列18实现，通过控制器I向模拟开关阵列18写入不同数值来确定对应模拟开关导通与否。每个模拟开关对应一个电容，以便控制对应电容是否接入电路，最终得到不同容值的等效电容，进而控制其对应单路RC充放电电路模块9输出信号的上升时间。其它与实施方式一相同。
[0021]【具体实施方式】三、结合图6说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述多路RC充放电电路模块3中的单路RC充放电电路模块9中的电阻选择第二数字电位计13，电容选择电容阵列17和模拟开关阵列18实现，通过控制器I向第二数字电位计13写入不同数值得到不同阻值的电阻；同时，通过控制器I向模拟开关阵列18写入不同数值来确定对应模拟开关导通与否。每个模拟开关对应一个电容，以便控制对应电容是否接入电路，最终得到不同容值的等效电容。通过不同电阻阻值和电容容值控制其对应单路RC充放电电路模块9输出信号的上升时间。其它与实施方式一相同。
[0022]【具体实施方式】四、结合图3说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述单路可变电源模块8由可调稳压器11和第一数字电位计12配合工作来实现，通过控制器I向第一数字电位计12写入不同数值来改变可调稳压器11配置电阻阻值，从而使可调稳压器11输出电压发生变化。可调稳压器11输出电压作为对应单路RC充放电电路模块RC充电电压，从而决定其对应输出信号幅值。其它与实施方式一相同。
[0023]【具体实施方式】五、结合图3和图5说明本实施方式,本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述单路可变电源模块8由可调稳压器11和第一数字电位计12配合工作来实现，通过控制器I向第一数字电位计12写入不同数值来改变可调稳压器11配置电阻阻值，从而使可调稳压器11输出电压发生变化。可调稳压器11输出电压作为对应单路RC充放电电路模块RC充电电压，从而决定其对应输出信号幅值。所述多路RC充放电电路模块3中的单路RC充放电电路模块9中的电阻选择固定阻值电阻16，电容选择电容阵列17和模拟开关阵列18实现，通过控制器I向模拟开关阵列18写入不同数值来确定对应模拟开关导通与否。每个模拟开关对应一个电容，以便控制对应电容是否接入电路，最终得到不同容值的等效电容，进而控制其对应单路RC充放电电路模块9输出信号的上升时间。其它与实施方式一相同。
[0024]【具体实施方式】六、结合图3和图6说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述单路可变电源模块8由可调稳压器11和第一数字电位计12配合工作来实现，通过控制器I向第一数字电位计12写入不同数值来改变可调稳压器11配置电阻阻值，从而使可调稳压器11输出电压发生变化。可调稳压器11输出电压作为对应单路RC充放电电路模块RC充电电压，从而决定其对应输出信号幅值。所述多路RC充放电电路模块3中的单路RC充放电电路模块9中的电阻选择第二数字电位计13，电容选择电容阵列17和模拟开关阵列18实现，通过控制器I向第二数字电位计13写入不同数值得到不同阻值的电阻；同时，通过控制器I向模拟开关阵列18写入不同数值来确定对应模拟开关导通与否。每个模拟开关对应一个电容，以便控制对应电容是否接入电路，最终得到不同容值的等效电容。通过不同电阻阻值和电容容值控制其对应单路RC充放电电路模块9输出信号的上升时间。其它与实施方式一相同。
[0025]上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.多通道激光回波信号模拟系统，包括控制器(I)、多路可变电源模块(2)、多路RC充放电电路模块(3)和电容耦合输出端口( 5);其特征是，所述控制器(I)控制多路可变电源模块(2)为多路RC充放电电路模块(3)提供RC充电电压，并通过改变多路可变电源模块(2) 中各路输出电压对应改变各通道的输出信号幅值；控制器(I)通过改变多路RC充放电电路模块(3)中的电阻值、电容值或电阻值和电容值改变对应的输出信号的上升时间，并通过控制多路RC充放电电路模块(3)的各通道的控制开关信号间的延时来控制各通道输出信号间的延迟；所述多路RC充放电电路模块(3)输出信号经电容耦合获取交流分量，并经电容I禹合输出端口(5)输出，实现多通道模拟激光回波信号。
2.根据权利要求1所述的多通道激光回波信号模拟系统，其特征在于，还包括显示系统(4 )、键盘(6 )及电源模块(7 )，通过键盘(6 )设置多路可变电源模块(2 )的各通道输出信号幅值和多路RC充放电电路模块(3 )的各通道输出信号之间的延迟，同时，键盘(6 )实现对多路RC充放电电路模块(3)进行充放电控制；并将设置的信息经显示系统(4)显示；电源模块(7)为整个多通道激光回波信号模拟系统提供基准电压。
3.根据权利要求1所述的多通道激光回波信号模拟系统，其特征在于，所述多路可变电源模块(2)包括多个单路可变电源模块(8)，多路RC充放电电路模块(3)包括多个单路RC充放电电路模块(9)，所述单路可变电源模块(8)为对应的单路RC充放电电路模块(9)提供充电电压，通过改变单路可变电源模块(8)的输出电压值来改变对应的输出信号幅值。
4.根据权利要求3所述的多通道激光回波信号模拟系统，其特征在于，所述单路RC充放电电路模块(9)包括RC充放电电路控制开关电路(15)，用于决定RC充放电电路处于充电状态或放电状态；通过控制多路RC充放电电路模块(3)中的各单路RC充放电电路模块(9)的控制开关信号间的延迟来控制各通道输出信号之间的延迟。
5.根据权利要求1所述的多通道激光回波信号模拟系统，其特征在于，所述多路可变电源模块(2 )选择数模转换器(10 )，通过控制器(I)控制数模转换器(10 )输出不同电压作为多路RC充放电电路模块(3 )的充电电压，确定对应的输出信号幅值。
6.根据权利要求1所述的多通道激光回波信号模拟系统，其特征在于，多路可变电源模块(2)由可调稳压器(11)和第一数字电位计(12)配合，通过控制器(I)向第一数字电位计(12 )写入不同数值来改变可调稳压器(11)配置电阻阻值，使可调稳压器(11)输出电压发生变化，可调稳压器(11)输出电压作为多路RC充放电电路模块(3)的充电电压，确定对应的输出信号幅值。
7.根据权利要求1所述的多通道激光回波信号模拟系统，其特征在于，所述多路RC充放电电路模块(3)中电阻选择第二数字电位计(13)，电容选择固定容值电容(14)，通过控制器(I)控制第二数字电位计(13)的阻值，确定对应的输出信号上升时间。
8.根据权利要求1所述的多通道激光回波信号模拟系统，其特征在于，所述多路RC充放电电路模块(3)中电阻选择固定阻值电阻(16)，电容选择电容阵列(17)和模拟开关阵列(18)，通过控制器(I)向模拟开关阵列(18)写入不同数值来确定对应数字开关导通与否；每个模拟开关对应一个电容，用于控制对应电容是否接入电路，最终得到不同容值的等效电容，控制对应的单路RC充放电电路模块(9)的输出信号的上升时间。
9.根据权利要求1所述的多通道激光回波信号模拟系统，其特征在于，所述多路RC充放电电路模块(3)中电阻选择第二数字电位计(13)，电容选择电容阵列(17)和模拟开关阵列(18)，通过控制器(I)向第二数字电位计(13)写入不同数值得到不同阻值的电阻；通过控制器(I)向模拟开关阵列(18)写入不同数值来确定对应的模拟开关是否导通，每个模拟开关对应一个电容，用于控制对应电容是否接入电路，最终得到不同容值的等效电容；通过不同电阻阻值和电容容值控制对应单路RC充放电电路模块(9)的输出信号的上升时间。
10.根据权利要求1所述的多通道激光回波信号模拟系统，其特征在于，显示系统(4)选择液晶显示模块或多个七段数码管实现。
【文档编号】G01S7/48GK103472442SQ201310434887
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】徐正平, 沈宏海, 许永森, 孙超 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所