[发明专利]基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路

说明书

本发明公开了一种基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路，包括跨阻放大器、峰值保持单元、稳压单元、分压单元、第一比较器和第二比较器；所述峰值保持单元用于获取第一个脉冲激光回波对应的脉冲电压的峰值；所述跨阻放大器的输出端依次通过峰值保持单元和稳压单元与分压单元电连接，所述跨阻放大器的输出端还分别与第一比较器和第二比较器的正相输入端电连接，所述分压单元的两个分压端分别与第一比较器和第二比较器的负相输入端电连接。本发明在测距时发送两个脉冲激光信号，从而对阈值参考电压进行动态调整，并利用特定设置的双阈值进行脉冲时刻鉴别，使得到的时刻信息与回波脉冲幅度及形状无关，大大提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及脉冲激光测距领域，特别涉及一种基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路。

背景技术

脉冲激光测距具有方向性好、探测距离远以及对光源相干性要求低等优点，在环境测绘、三维立体成像、工业测量等领域得到了广泛应用。脉冲激光测距的基本原理是：激光器主动向目标发射激光脉冲，然后通过光电探测器检测目标反射回来的激光脉冲回波，再通过后端处理电路测量激光脉冲来回的传播时间从而计算出目标的距离信息。

由于激光在传播过程中，会受到大气折射、衰减、照射目标的不规则等因素的影响，使得接收到的激光脉冲与发射时的脉冲在幅度和形状上发生变化，这将导致我们难以精确把握时间间隔测量的开始和停止时刻。由于飞行时间的分辨率完全由时刻鉴别的精度来决定，为了减小误差从而提高时间测量分辨率，必须基于有效的时刻鉴别方法来设计高分辨率的时刻鉴别电路。图1为现有技术中一种固定阈值的时刻鉴别电路：目标反射回来的激光脉冲通过光电探测器转换为脉冲电流信号，然后通过跨阻放大器再转换为脉冲电压信号，该脉冲电压信号与固定阈值参考电压V_REF进行比较，当脉冲电压信号小于阈值参考电压V_REF时，比较器输出低电平，而当脉冲电压信号大于阈值参考电压V_REF时，比较器输出高电平。图1所示的固定阈值时刻鉴别电路实现简单，但是会引入时间漂移误差，如图2所示：假设处于相同距离的三个目标物体，由于其自身表面反射系数差异、不规则性等影响，出现了图2中V₁、V₂和V₃三种不同幅度和形状的回波脉冲信号，所述三种回波脉冲信号与阈值参考电压V_REF进行比较，得到了三个不同的回波到达时刻t₁、t₂和t₃。通常时间漂移误差为一到几个纳秒，因此在时间分辨率为纳秒量级时，图1所示的时刻鉴别电路可以满足应用要求，而在要求时间分辨率为皮秒量级的测距应用中将不再适用。

发明内容

基于现有理论可知，当脉冲电流信号通过跨阻放大器转换为脉冲电压信号后，若与固定的阈值电压进行时刻鉴别，会产生时间漂移误差，因此需要一个随脉冲电压幅度变化的动态阈值电压。但是在脉冲激光测距应用中，通常激光脉冲信号的半脉冲宽度约为几十个纳秒，后续信号处理电路无法在如此短的时间内对阈值电压进行调整。因此，本发明要解决的技术问题是提供了一种阈值电压随脉冲电压幅度动态变化以消除时间漂移误差的基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路。

本发明的技术方案如下：

一种基于双脉冲激光信号的脉冲时刻鉴别电路，包括跨阻放大器、峰值保持单元、稳压单元、分压单元、第一比较器和第二比较器；所述峰值保持单元用于获取第一个脉冲激光回波对应的脉冲电压的峰值；

所述跨阻放大器的输入端连接输入端口V_IN，输出端与峰值保持单元的输入端电连接，所述峰值保持单元的输出端与稳压单元的输入端电连接，所述稳压单元的输出端与分压单元的第一端电连接，所述分压单元的第二端接地；