[实用新型]一种激光雷达门控信号发生装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光雷达门控信号发生装置，具体涉及一种基于CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件）的激光雷达门控信号发生装置。

背景技术

激光雷达和光谱技术在大气科学领域有着越来越广泛的应用。目前为止，云的宏观观测技术已经比较成熟，有人工观测、云高仪、全天空成像仪、天气雷达、卫星遥感等多种手段。但是，对于云微物理特性的观测方法还比较少，就对其进行连续观测而言，目前毫米波雷达是被公认的一种有效的探测设备。但是，与毫米波雷达相比，激光雷达在空间分辨率、作用方式方面更具有优势，并且激光雷达各项技术比较成熟，系统简单，运行维护成本低廉，在应用推广上具有一定的优势。

但在激光雷达的运用中，由于激光器出光时能量较大，低空由于气溶胶含量多、散射能力强，其回波功率较大，将会对高灵敏光电倍增管造成极大的损伤。因此，一般的做法是考虑在探测系统中设计一个门控电路来实现对光电倍增管的增益控制，及时方便的对光电倍增管的开门时刻进行控制，从而有效探测有用信号，避开较强的杂光的影响。国内外目前普遍采用模拟电路的方式，即通过单片机和分立元件来实现对光电倍增管的门控。这种方案往往延时时间难以控制，分立元件较多，不利于集成化。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种延时时间控制更加精准、且易于控制调节的门控信号发生装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种激光雷达门控信号发生装置，该激光雷达门控信号发生装置与待控制光电倍增管的门控电路接口相连；所述激光雷达门控信号发生装置包括激光检测模块、脉冲发生模块；激光检测模块通过脉冲发生模块与所述待控制光电倍增管的门控电路接口相连。

其中，脉冲发生模块采用CPLD。

上述CPLD包括脉冲检测模块、计数器模块、波形发生模块和串口通信模块；脉冲检测模块依次通过计数器模块和波形发生模块与待控制光电倍增管的门控电路接口相连。激光雷达门控信号发生装置还包括PC机；串口通信模块与PC机相连。

CPLD采用EMP570T100C5。

上述激光检测模块包括光电检测器和放大器；光电检测器通过放大器与脉冲发生模块相连。

或脉冲发生模块包括脉冲检测模块、计数器模块、波形发生模块；脉冲检测模块依次通过计数器模块和波形发生模块与待控制光电倍增管的门控电路接口相连。

光电检测器采用osd5-0光电探测器；放大器采用OPA657。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

1）采用可编程器件（CPLD），与传统的模拟系统相比具有开发周期短，电路易于维护和升级；

2）可编程器件内部可以实现计数器等数字电子元器件，可大大减少外围器件的使用，电路板易于设计，成本低；

3)整个电子系统稳定性高，不易因为机械抖动而影响整个系统的工作，适合于恶劣的环境工作；

4)整个系统结构紧凑，易于控制和调节，系统稳定性高。

附图说明

图1为本实用新型激光雷达门控信号发生装置的结构框图；

图2为图1中脉冲发生模块的接口电路图；

图3为本实用新型激光雷达门控信号发生装置的控制原理图；

图4至图6为本实用新型激光雷达门控信号发生装置在不同门控时间下采集到的信号图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型基于CPLD的激光雷达门控信号发生装置，包括激光检测模块、脉冲发生模块和PC机。激光检测模块包括光电探测器和放大器，光电探测器采用的是osd5-0光电探测器，其作用是将光信号转换成电信号，以便检测出激光脉冲何时发出；放大器采用的是OPA657，其作用是将光电转化器产生的电信号进行放大，以便能够提供足够大的电流驱动能力。脉冲发生模块采用CPLD，包括脉冲检测模块、计数器模块、波形发生模块和串口通信模块，脉冲检测模块是检测上述光电转化器的输出电信号的上升沿，即检测激光脉冲出射的时刻；计数器模块是在检测到激光脉冲出射以后在外部时钟的控制下进行计数的；波形发生模块是依据计数器模块所给的节拍，在计数器的控制下进行产生波形的；串口通信模块是与PC机进行通信的模块，该模块主要用于用户自定义门控的延时宽度。

本实用新型基于CPLD的激光雷达门控发生装置，使用时：

1、位于激光器附近的光电探测器应到激光后，产生激光出光的电子脉冲。