[发明专利]一种大动态范围光电信号测量系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种大动态范围光电信号测量系统及测量方法，该系统包括光纤束单元、光电传感单元和分析判断单元；所述光纤束单元具有多个光纤输入端和多个光纤输出端，光电传感单元包含多个传感子单元，光纤束单元用光纤束重组的方法把任意一个输入端的光信号按比例同时传输到每一个输出端，每一输出端对应光电传感单元中一个光电传感子单元，每个光电传感子单元把光信号线性地转成电信号输出给分析判断单元，分析判断单元进行分析判断得到一个最终的光电信号测量值。本发明应用于前端光信号是分时选通道输入的场合，本发明不需改变电路或光学参数就可实现实时的线性大动态范围的光信号测量。

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，具体涉及的是一种大动态范围光电信号测量系统及测量方法。

背景技术

光电接收系统是许多现代光电测量仪器的关键部件。在有些高端测量仪器，光信号的动态范围非常大，因此，需要这样的光电接收系统，它要具有很大的实时动态范围，并且在这个动态范围内有具有线性的光电响应特性。虽然已有许多方法来增加动态范围，如用机械或光学的方法衰减光信号增加量程的上段，或用改变电学参数的方法改变电子电路的增益来适应光信号等，但是这些方法工作时有可能影响实时性，或带来额外的噪声等。目前，用普通光子计数器可以测量几个光子到10⁷个光子的信号，大于10⁷会明显偏离线性。电流模式的光电倍增管具有10⁴～10⁵的线性动态范围，它的光敏范围低端与光子计数器的响应上端可以匹配，而光电二极管的光敏范围低端可以与电流模式的光电倍增管的光敏范围高端匹配。因此，不同灵敏度的光电传感器配合使用，能够大大扩展光信号的线性动态范围。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提供一种大动态范围光电信号测量系统及测量方法，有很好的实时性。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种大动态范围光电信号测量系统，包括光纤束单元、光电传感单元和分析判断单元；所述光纤束单元具有多个光纤输入端和多个光纤输出端，光电传感单元包含多个传感子单元，光纤束单元用光纤束重组的方法把任意一个输入端的光信号按比例同时传输到每一个输出端，每一输出端对应光电传感单元中一个光电传感子单元，每个光电传感子单元把光信号线性地转成电信号输出给分析判断单元；

所述光电传感子单元工作在线性传感模式，各个光电传感子单元有不同光电传感灵敏度，在实时工作过程中不调整传感子单元的电气参数；

各个光电传感子单元的光灵敏度不同，组合后覆盖输入光电信号幅度全范围。

所述光电传感子单元由光电传感器和与其相连的线性光电输出电路组成。

本发明的另一目的是提供一种大动态范围光电信号测量方法，该方法包括如下步骤：

步骤(1)根据输入光电信号的大小及动态范围选择光电传感子单元的种类及个数，各个光电传感子单元的光灵敏度不同，组合后覆盖输入光信号幅度全范围；把最灵敏的传感器标识1，次灵敏的传感器标识2，以此类推；

步骤(2)根据输入通道要求和光电传感子单元个数确定光纤束单元的输入输出通道数，通过光纤束重组的方法把任意一个输入端的光信号按比例同时传输到每一个输出端，每一输出端对应光电传感单元中一个光电传感子单元；

步骤(3)每个光电传感子单元既输出光电信号V_i，还有输入过载指示S_i，其中i为传感器标识；