[發明專利]一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202011166271.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112284529B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 張瑞;王志斌;石金;李孟委
• 申請（專利權）人: 中北大學南通智能光機電研究院
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J11/00
• 代理公司: 太原榮信德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 楊凱;連慧敏

1.一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量裝置，其特征在于：包括光電轉換模塊(1)、放大電路(2)、微分電路(3)、FPGA-TDC模塊(4)、直流穩壓供電(5)，所述光電轉換模塊(1)與放大電路(2)連接，所述放大電路(2)連接有微分電路(3)，所述微分電路(3)連接在FPGA-TDC模塊(4)上，所述直流穩壓供電(5)分別與光電轉換模塊(1)、放大電路(2)、微分電路(3)、FPGA-TDC模塊(4)連接；所述FPGA-TDC模塊(4)包括FPGA模塊(401)、細時間測量模塊(402)、粗時間測量模塊(403)，所述細時間測量模塊(402)有兩個，兩個細時間測量模塊(402)和粗時間測量模塊(403)均設置在FPGA模塊(401)內，兩個細時間測量模塊(402)和粗時間測量模塊(403)均通過FPGA模塊(401)編程實現，所述細時間測量模塊(402)包括延時單元(4021)、D觸發器(4022)，所述延時單元(4021)采用級聯的方式構造進位鏈，所述延時單元(4021)依次與D觸發器(4022)連接，所述延時單元(4021)采用加法器。

2.根據權利要求1所述的一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量裝置，其特征在于：所述光電轉換模塊(1)采用高速光電探測器陣列，所述高速光電探測器陣列包括六個高速光電探測器，所述高速光電探測器前均設置有帶通濾光片，所述帶通濾光片的帶寬為200nm，所述帶通濾光片的光譜范圍為400-1600nm。

3.根據權利要求1所述的一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量裝置，其特征在于：所述微分電路(3)分別連接有同相器、反相器，所述同相器、反相器均連接在FPGA-TDC模塊(4)上。

4.一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量方法，其特征在于：包括下列步驟：

S1、通過光電轉換模塊將來襲脈沖激光信號轉換為電信號；

S2、通過放大電路對電信號放大濾波并輸出脈沖信號，脈沖信號經過微分電路將在上升沿和下降沿轉換成兩個尖峰脈沖，在上升沿轉換成正脈沖信號，在下降沿轉換成負脈沖信號，在微分電路后分別接入同向器和反相器，同相器和反相器分別輸出Start信號和Stop信號；

S3、通過FPGA模塊的粗計數時鐘測量粗時間nT_Clk，通過細時間測量模塊測量第一誤差△T₁和第二誤差△T₂，從而計算出時間測量值T。

5.根據權利要求4所述的一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量方法，其特征在于：所述S3中計算出時間測量值T的公式為：

T＝nT_Clk+ΔT₁-ΔT₂。

6.根據權利要求4所述的一種基于FPGA的高精度多路激光脈寬測量方法，其特征在于：還包括若FPGA模塊檢測到高速光電探測器陣列中相應器件個數≤2個，則表示有脈沖激光，若FPGA模塊檢測到高速光電探測器陣列中相應器件個數2個，則表示無效脈沖激光。