一种光电倍增管选通变增益系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113721224A(43)申请公布日2021.11.30(21)申请号202110915596.8(22)申请日2021.08.10(71)申请人桂林理工大学地址541004广西壮族自治区桂林市七星区建干路12号(72)发明人周国清赵大为周祥林锦纯刘哲贤徐超伍宫北(51)Int.Cl.G01S7/489(2006.01)G01S17/14(2020.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种光电倍增管选通变增益系统(57)摘要本发明公开了一种脉冲激光雷达的新型PMT选通变增益系统。包括多像素光子计数器、分压网络和AGC变增益单元、选通脉冲单元、直流高压网络、光电倍增管同步控制单元，多像素光子计数器将接收到的光信号转为电信号；分压网络将多像素光子计数器产生的电信号初步放大，一路进入AGC变增益单元，另一路进入选通脉冲单元；选通脉冲单元控制第一打拿极与光电阴极之间的电势在选通脉冲到达之前保持关闭，AGC变增益单元控制打拿极之间的电势差实现电路变增益放大；经直流高压网络到达光电倍增管同步控制单元控制PMT实现快速选通变增益的目的。本发明能够有效减小回波噪声造成的误差，扩展动态范围。CN113721224ACN113721224A权利要求书1/1页1.一种脉冲激光雷达的新型PMT选通变增益系统，其特征在于由多像素光子计数器(MPPC)、分压网络和AGC变增益单元、选通脉冲单元组成；多像素光子计数器(MPPC)将激光发射系统分束镜接收到的信号转为电信号，起主要作用是在光电倍增管接收到光信号的之前预采集光信号用于选通变增益的控制；分压网络将多像素光子计数器产生的电信号初步放大，并将其电信号一分为二，一路进入AGC变增益单元，另一路信号进入选通脉冲单元；得到脉冲信号后，选通脉冲单元控制第一打拿极与光电阴极之间的电势在选通脉冲到达之前保持关闭，AGC变增益单元通过控制最后一级打拿极与倒数第二打拿极之间的电势差实现初步电路变增益放大过程；经过直流高压网络到达光电倍增管同步控制单元控制光电倍增管实现功能；达到光电倍增管快速选通变增益的目的。2CN113721224A说明书1/3页一种光电倍增管选通变增益系统技术领域[0001]本发明涉及激光测量领域，特别涉及一种光电倍增管选通变增益系统，应用于激光测距领域。背景技术[0002]随着激光技术在各个领域的蓬勃发展，激光测距的技术已经趋于完善和成熟其中脉冲激光技术也逐渐趋向成熟，应用方向也得到扩展。脉冲式激光测量采用激光器作为光源，发射出的激光到达被测量物体的表面，经过反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间，光速和往返时间的乘积的一半就是测距仪和被测量物体之间的距离，具备结构简单，价格低廉，可靠性高，抗干扰性能强，不需要合作目标等优点，在民用和军事上得到了广泛应用。[0003]为了探测不同距离激光回波脉冲的不同时刻，一般采用光电倍增管测量方法，光电倍增管测距法的目的在于便于处理不同距离接收到的激光信号。在测量距离时，控制光电倍增管在相应时刻接收到激光信号，并将光信号转化为电信号，而电信号的幅值大小则反映了被测物体的距离大小。[0004]目前主要的光电倍增管测量方法有常闭式、常开式两种测量方法；常开式光电倍增管测量方法结构简单，但其难以匹配不同测量距离的设计要求；常闭式光电倍增管测量方法需要通过外部控制其打开或者关闭，常应用于不同深度范围下的测量，但其打开时刻的选取难以达到ns级或者ps级的要求，因此较难控制；申请号为201510200729.8的发明公开了一种双通道时刻鉴别电路的研究，其缺陷在于：难以精确控制常闭式光电倍增管的打开与关闭，提供选通脉冲宽度(门宽)和延迟时间的选择，不同测量距离下调节增益较为复杂，在选通时刻常常因为幅值过大而造成饱和，有必要对上述选通变增益系统进行改进和完善。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种脉冲激光雷达的新型PMT选通变增益系统，能够有效避免因回波幅度造成光电倍增管的饱和，可准确通过多像素光子计数器(MPPC)判断选通时刻，提高测量的动态范围，从而进一步有效提高脉冲式激光测距的测量精度。[0006]为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种脉冲激光雷达的新型PMT选通变增益系统，包括多像素光子计数器(MPPC)、分压网络和AGC变增益单元、选通脉冲单元、直流高压网络、光电倍增管同步控制单元；多像素光子计数器(MPPC)与分压网络中，接收到的激光信号经多像素光子计数器(MPPC)转化为电信号，电信号进入分压网络中，分压网络根据接收到的电信号调整并传输至下一单元；AGC变增益单元接收到信号之后根据信号强度产生相应的增益信号；选通脉冲单元接收信号之后产生选