[發明專利]一種大動態范圍光電信號測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201711146608.5
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN108007564B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 嚴惠民
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01J1/02
• 分類號: G01J1/02;G01J1/04;G01J1/44
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種大動態范圍光電信號測量系統及測量方法，該系統包括光纖束單元、光電傳感單元和分析判斷單元；所述光纖束單元具有多個光纖輸入端和多個光纖輸出端，光電傳感單元包含多個傳感子單元，光纖束單元用光纖束重組的方法把任意一個輸入端的光信號按比例同時傳輸到每一個輸出端，每一輸出端對應光電傳感單元中一個光電傳感子單元，每個光電傳感子單元把光信號線性地轉成電信號輸出給分析判斷單元，分析判斷單元進行分析判斷得到一個最終的光電信號測量值。本發明應用于前端光信號是分時選通道輸入的場合，本發明不需改變電路或光學參數就可實現實時的線性大動態范圍的光信號測量。

技術領域

本發明涉及光電子技術領域，具體涉及的是一種大動態范圍光電信號測量系統及測量方法。

背景技術

光電接收系統是許多現代光電測量儀器的關鍵部件。在有些高端測量儀器，光信號的動態范圍非常大，因此，需要這樣的光電接收系統，它要具有很大的實時動態范圍，并且在這個動態范圍內有具有線性的光電響應特性。雖然已有許多方法來增加動態范圍，如用機械或光學的方法衰減光信號增加量程的上段，或用改變電學參數的方法改變電子電路的增益來適應光信號等，但是這些方法工作時有可能影響實時性，或帶來額外的噪聲等。目前，用普通光子計數器可以測量幾個光子到10⁷個光子的信號，大于10⁷會明顯偏離線性。電流模式的光電倍增管具有10⁴～10⁵的線性動態范圍，它的光敏范圍低端與光子計數器的響應上端可以匹配，而光電二極管的光敏范圍低端可以與電流模式的光電倍增管的光敏范圍高端匹配。因此，不同靈敏度的光電傳感器配合使用，能夠大大擴展光信號的線性動態范圍。

發明內容

本發明的目的是針對上述不足，提供一種大動態范圍光電信號測量系統及測量方法，有很好的實時性。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：一種大動態范圍光電信號測量系統，包括光纖束單元、光電傳感單元和分析判斷單元；所述光纖束單元具有多個光纖輸入端和多個光纖輸出端，光電傳感單元包含多個傳感子單元，光纖束單元用光纖束重組的方法把任意一個輸入端的光信號按比例同時傳輸到每一個輸出端，每一輸出端對應光電傳感單元中一個光電傳感子單元，每個光電傳感子單元把光信號線性地轉成電信號輸出給分析判斷單元；

所述光電傳感子單元工作在線性傳感模式，各個光電傳感子單元有不同光電傳感靈敏度，在實時工作過程中不調整傳感子單元的電氣參數；

各個光電傳感子單元的光靈敏度不同，組合后覆蓋輸入光電信號幅度全范圍。

所述光電傳感子單元由光電傳感器和與其相連的線性光電輸出電路組成。

本發明的另一目的是提供一種大動態范圍光電信號測量方法，該方法包括如下步驟：

步驟(1)根據輸入光電信號的大小及動態范圍選擇光電傳感子單元的種類及個數，各個光電傳感子單元的光靈敏度不同，組合后覆蓋輸入光信號幅度全范圍；把最靈敏的傳感器標識1，次靈敏的傳感器標識2，以此類推；

步驟(2)根據輸入通道要求和光電傳感子單元個數確定光纖束單元的輸入輸出通道數，通過光纖束重組的方法把任意一個輸入端的光信號按比例同時傳輸到每一個輸出端，每一輸出端對應光電傳感單元中一個光電傳感子單元；

步驟(3)每個光電傳感子單元既輸出光電信號V_i，還有輸入過載指示S_i，其中i為傳感器標識；