[發(fā)明專利]一種雪崩光電探測器信號補償裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110434643.3
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102519522A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靳占軍;霍佃恒;張勇;張永慶;馬宏
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺睿創(chuàng)微納技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01F1/50
• 分類號: G01F1/50
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雪崩光電探測器信號補償裝置及方法，屬于分布式光纖傳感領(lǐng)域?。

背景技術(shù)

雪崩光電探測器（APD）是分布式光纖傳感器系統(tǒng)中將光信號轉(zhuǎn)化成電信號的關(guān)鍵部件，?雪崩光電探測器的增益穩(wěn)定情況直接影響系統(tǒng)的性能指標及穩(wěn)定性；但是雪崩光電探測器的增益深受工作環(huán)境溫度和施加到雪崩光電探測器的電壓的雙重影響，要想保持雪崩光電探測器增益不變，必須在環(huán)境溫度變化時，精確改變加到其上的電壓值。現(xiàn)在解決這種問題的方法主要有兩種，一種是將雪崩光電探測器置于一個溫度恒定系統(tǒng)中，但這種方法需要引入一個恒溫系統(tǒng)，控制方式復(fù)雜，增多了系統(tǒng)的風險點，同時也大大增大系統(tǒng)整體體積，受到很大限制；另一種方法是使用溫敏電阻在環(huán)境溫度變化時補償雪崩光電探測器電壓，控制雪崩光電探測器增益不變，但雪崩光電探測器增益受溫度和電壓影響是非線性的，此種方法經(jīng)過嚴格調(diào)整后，在較小的溫度范圍內(nèi)還可以滿足要求，但在零下5至50℃范圍內(nèi)，雪崩光電探測器增益仍有較大改變。分布式光纖傳感器系統(tǒng)需要一種在較寬溫度范圍內(nèi)能夠精確補償雪崩光電探測器（APD）的響應(yīng)的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種精確補償雪崩光電探測器（APD）的非線性響應(yīng)，使雪崩光電探測器（APD）在較寬的溫度范圍內(nèi)（零下5至50℃）增益保持恒定的裝置及方法。????

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種雪崩光電探測器信號補償裝置及方法，包括：

數(shù)字溫度傳感器、將光信號轉(zhuǎn)化成電信號的雪崩光電探測器、對電壓實行閉環(huán)控制的電壓綜合控制模塊、用于數(shù)據(jù)存儲的外部E2PROM，其特征在于：所述數(shù)字溫度傳感器和雪崩光電探測器被夾持在一個鋁質(zhì)熱沉夾具中；所述數(shù)字溫度傳感器將雪崩光電探測器實時溫度信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳送給電壓綜合控制模塊，所述電壓綜合控制模塊輸出電壓信號給雪崩光電探測器，所述電壓綜合控制模塊與外部E2PROM之間進行數(shù)據(jù)存取。

本發(fā)明的有益效果是：采用高精度數(shù)字溫度傳感器準確監(jiān)測APD溫度，通過和APD實際響應(yīng)曲線擬合得到的公式精確計算施加到APD的電壓，并在ADC反饋的基礎(chǔ)上通過DAC精確調(diào)整施加到APD的電壓值，很精確的控制APD增益在零下5至50℃溫度范圍內(nèi)保持恒定。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，所述電壓綜合控制模塊包括微控制器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，雪崩管電源，所述雪崩管電源與雪崩光電探測器相連接，為雪崩光電探測器提供工作電壓，所述微控制器與外部E2PROM相連接，用于數(shù)據(jù)的存取，所述微控制器還與數(shù)字溫度傳感器相連接，用于獲取溫度信息，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與雪崩管電源相連接，用于檢測雪崩管電源的電壓信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微控制器相連接，用于將電壓信號傳送給微控制器，所述微控制器還與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連接，用于傳送調(diào)整信號給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與雪崩管電源電壓調(diào)整端相連接，用于傳送模擬電壓信號，從而調(diào)整雪崩管電源的輸出電壓。

進一步，所述雪崩管電源的電壓調(diào)整端輸入0至2.5V的電壓時，其輸出端可對應(yīng)輸出0至300V范圍內(nèi)的電壓值。

采用上述進一步方案的有益效果是利用微控制器控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出調(diào)整雪崩管電源的輸出，使雪崩管電源的輸出可以精確補償雪崩光電探測器（APD）的非線性響應(yīng)，使雪崩光電探測器（APD）在較寬的溫度范圍內(nèi)（零下5至50℃）的增益保持恒定。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明雪崩光電探測器（APD）在零下5至50℃范圍內(nèi)保持100倍增益以5℃為間隔分段測定的電壓值列表；

圖3為本發(fā)明分段電壓測定值曲線（系列1）及擬合曲線（系列2）圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、外部E2PROM?，2、電壓綜合控制模塊?，3、微控制器?，4、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）?，5、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）?，6、雪崩管電源?，7、雪崩管光電探測器（APD）?，8、數(shù)字溫度傳感器。?

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實施例1