[發明專利]一種可調諧激光距離模擬器及距離模擬方法

有效

• 申請號: 201210019361.1
• 申請日: 2012-01-20
• 公開（公告）號: CN102590802A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李真珠;舒嶸;亓洪興;黃庚華;葉道煥;閆志欣;況耀武;陳婷;劉軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

1.一種可調諧激光距離模擬器，它由激光距離模擬模塊和自定標模塊組成，其特征在于：

所述的激光距離模擬模塊包括激光接收單元、信號延遲單元，激光發射單元X，激光發射單元Z，光衰減器和延遲控制單元；

所述的激光接收單元由光衰減器、高速PIN管探測器模塊，AD轉換電路和比較電路組成，光衰減器通過一個分束光纖及透射激光光束方向與探測器稍微錯開，來實現激光的衰減，比較電路輸出一個信號延遲單元所需要的TTL電平；

所述的信號延遲單元具有四通道的延遲脈寬輸出，1ps的分辨率，高達1000s的設定延遲時間，25ns的插入延遲，小于10ps的平均抖動，10MHz的速率，可編程的觸發閾值及可調節的輸出脈沖電平；

所述的激光發射單元X和激光發射單元Z采用光纖脈沖激光器，工作波長范圍1063nm～1065nm，脈沖峰值功率≥1W，脈沖寬度≤10ns，重頻≤10Hz；

所述光衰減器的衰減范圍為1dB～35dB，衰減精度為0.03dB，輸入功率+23dBm；

所述的自標定模塊包括激光光源單元、標準光纖和平衡探測器單元，其中激光光源單元可使用激光測距敏感器激光發射端代替；激光光源單元發出的光脈沖被分束光纖1一分為二，兩束光脈沖分別進入距離模擬器的激光接收單元和自標定系統的標準光纖，根據標準光纖的長度設置距離模擬器信號延遲單元的延遲量，使得二者匹配；進入標準光纖的光脈沖通過標準光纖輸出端、距離模擬器的激光發射單元X或激光發射單元Z發出的光脈沖通過光衰減器、分束光纖2和耦合光纖分別進入平衡探測器的兩個輸入端；若示波器顯示平衡探測器的模擬電信號只包含一個脈沖，則說明標準光纖的長度與設置距離模擬器信號延遲單元的延遲量二者匹配；否則，調整距離模擬器延遲單元的延遲時間使標準光纖的長度與設置距離模擬器信號延遲單元的延遲量二者相匹配；

可調諧激光距離模擬器工作過程如下：當激光接收單元響應到經入射光纖耦合到的由激光測距敏感器發出的激光脈沖后，激光接收單元對激光脈沖信號適當的衰減、光電信號轉化、模數轉換，以TTL電平脈沖的形式觸發信號延遲單元，啟動延遲計時，延遲所設定的時間結束以后，信號延遲單元發出TTL電平脈沖分別觸發激光發射單元X、激光發射單元Z出光，經光衰減器根據實際需求做特定的衰減后，通過光纖耦合進入激光測距敏感器的接收望遠鏡被其探測，實現了激光測距敏感器X、Z兩個方向的距離信息的模擬；通過延遲控制單元設定不同的延遲時間和實現不同距離信息的模擬。

2.一種基于如權利要求1所述激光距離模擬器的激光距離模擬方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：自定標，啟動激光光源單元，激光光源單元發出的激光進入入射光纖后被分束光纖1分為2束激光，2束激光分別進入距離模擬器的激光接收單元和自標定系統的標準光纖，根據標準光纖的長度設置距離模擬器信號延遲單元的延遲量，使得二者匹配；進入標準光纖的光脈沖通過標準光纖輸出端、距離模擬器的激光發射單元X或激光發射單元Z發出的光脈沖通過光衰減器、分束光纖2和耦合光纖分別進入平衡探測器的兩個輸入端，若示波器顯示平衡探測器輸出為一個脈沖，說明距離模擬器的模擬量和標準光纖長度匹配；若平衡探測器輸出為兩個脈沖，需要對距離模擬器的延遲時間t參數加以修正根據試驗結果調整距離模擬器的延遲時間t參數公式中的修正值x：

t=2Lc+x---(1)]]>

式中：L為要模擬的距離信息，c為光速，x為修正值，初始值取任意實數；

步驟2：延遲控制單元參數設置：根據要求模擬的距離，信號延遲單元設置相應的時間延遲，光衰減器做出相應的衰減；

步驟3：整個系統開始運作，激光接收單元，接收激光測距敏感器的激光，將光信號轉化為TTL電平，觸發信號延遲器，延遲X、Z兩個通道的兩個特定的時間后，輸出為TTL電平，觸發激光發射單元X、Z發光，光衰減器根據實際情況，做適當的衰減后，激光測距敏感器的接收望遠鏡接收回波信號，得到激光測距敏感器的檢測結果；

步驟4：根據要求模擬的其它不同的距離，重新設置信號延遲單元相應的時間延遲，重復步驟3，得到該模擬距離下的激光測距敏感器的檢測結果。