專利名稱:多波長激光雷達(dá)可編程的激光觸發(fā)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及大氣污染檢測領(lǐng)域。尤其是涉及一種用于探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠的多波長激光雷達(dá)可編程的激光觸發(fā)控制裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中,用于探測大氣污染的激光雷達(dá)通常包含發(fā)射系統(tǒng),控制系統(tǒng),信號(hào)檢測與處理系統(tǒng)以及接收系統(tǒng)(參見
圖1),其中,激光發(fā)射系統(tǒng)包括激光器、發(fā)射望遠(yuǎn)鏡等。所述的發(fā)射望遠(yuǎn)鏡是用來改善激光發(fā)射信號(hào)的。激光經(jīng)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡射向大氣,在大氣中傳輸時(shí),受到大氣介質(zhì)的衰減和散射。其中的后向散射信號(hào)返回到激光雷達(dá)。激光雷達(dá)接收系統(tǒng)包括接收望遠(yuǎn)鏡、光電轉(zhuǎn)換和放大等部分。返回到激光雷達(dá)的激光散射信號(hào)被接收望遠(yuǎn)鏡收集,經(jīng)光電轉(zhuǎn)換放大等環(huán)節(jié),再由信號(hào)檢測與處理系統(tǒng)分析和處理,得到我們所需要的大氣參數(shù)和過程信息??刂葡到y(tǒng)是控制激光的發(fā)射與接收的同步和水平、俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)等。
探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)是一種具有大功率激光發(fā)射能力和大口徑接收望遠(yuǎn)鏡的多波長(從紫外到紅外)的激光雷達(dá),它的探測能力是很強(qiáng)的,目前我國在大氣探測多波長激光雷達(dá)中所使用的接收望遠(yuǎn)鏡的最大孔徑為1m。
圖2是探測臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)裝置的示意圖。從圖中可見,所述的多波長激光雷達(dá)裝置具有兩臺(tái)大功率激光器,其中Nd-YAG激光器輸出三個(gè)波長的激光,分別是1060nm、532nm和355nm;XeCl激光器輸出波長為308nm。這些激光經(jīng)發(fā)射望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)束并壓縮發(fā)散角射向大氣,接收望遠(yuǎn)鏡是一個(gè)口徑為1米的卡塞格林式望遠(yuǎn)鏡,焦點(diǎn)被側(cè)轉(zhuǎn)拉出,在焦點(diǎn)處有一個(gè)可調(diào)節(jié)的視場光闌。在近焦點(diǎn)處設(shè)置光閘,減少光閘的開關(guān)過渡時(shí)間。分光系統(tǒng)將激光雷達(dá)收集的不同波長的激光回波信息分離,并等向光電轉(zhuǎn)換器的光敏面上。其中308nm、355nm為紫外波段,采用微弱信號(hào)檢測技術(shù)(光子計(jì)數(shù)技術(shù))進(jìn)行檢測,而532nm、1060nm采用模擬信號(hào)接收技術(shù),并通過高速A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。532nm有三個(gè)通道接收,其中有兩個(gè)通道是用來檢測激光大氣偏振信息的。
圖2所示的探測臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)裝置主要包括接收望遠(yuǎn)鏡(1),光欄電機(jī)(2),小孔光欄(3),光閘葉片(4),光閘電機(jī)(5),準(zhǔn)光鏡(6),308nm光路(7),355nm光路(8),1060nm光路(9),532nm光路(10),偏振棱鏡(11),532nm水平偏振(12),532nm垂直偏振(13),355nm發(fā)射望遠(yuǎn)鏡(14),532nm發(fā)射望遠(yuǎn)鏡(15),308nm發(fā)射望遠(yuǎn)鏡(16),1060nm發(fā)射望遠(yuǎn)鏡(16)。
在圖1中的控制系統(tǒng)包括光閘控制、激光觸發(fā)控制、接收信號(hào)同步控制、望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦控制、接收視場角控制(改變視場光闌)、濾光片選擇控制以及光軸平行調(diào)整控制。
本發(fā)明主要涉及的是所述的控制系統(tǒng)中的激光觸發(fā)控制裝置,至于其它部分的控制將在另外的專利申請(qǐng)中進(jìn)行詳細(xì)的公開和說明。
圖3是用于探測臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。其中,包括主計(jì)算機(jī)(1),激光電源(2),激光器(3),光學(xué)平臺(tái)(4),發(fā)射望遠(yuǎn)鏡(5),調(diào)整鏡(6),光學(xué)平臺(tái)(7),監(jiān)視器(8),頂層樓板(9),觀測圓頂房(10),接收望遠(yuǎn)鏡(11),光學(xué)平臺(tái)(12),分光與接收系統(tǒng)(13),控制機(jī)柜(14),光閘(15)。
激光雷達(dá)探測大氣時(shí),大氣回波信號(hào)是隨著探測距離而變化的,探測距離越遠(yuǎn),信號(hào)就越小。根據(jù)激光雷達(dá)方程,我們知道,激光雷達(dá)接收信號(hào)與探測距離的平方成反比,當(dāng)要求激光雷達(dá)探測距離達(dá)到40km時(shí),信號(hào)的變化范圍將>106。由于激光雷達(dá)的激光器發(fā)射功率是有限的,因此,在探測遠(yuǎn)距離信號(hào)時(shí),一般都采用微弱信號(hào)檢測技術(shù),也就是光子計(jì)數(shù)技術(shù)。特別是在紫外波段,接收器件只能采用光電倍增管。而光電倍增管有一個(gè)特性,就是當(dāng)光電倍增管被較強(qiáng)的光照射之后(如激光雷達(dá)的近距離的強(qiáng)信號(hào)),需要一段恢復(fù)時(shí)間,才能使光電倍增管的輸出信號(hào)線性的反映輸入光的變化。因此,為了使激光雷達(dá)能夠準(zhǔn)確的測量遠(yuǎn)距離的微弱信號(hào),除了要采用微弱信號(hào)檢測技術(shù)外,還要采取一定的措施將近距離的強(qiáng)信號(hào)抑制掉。現(xiàn)在一般采用兩種方法,一種是在光電倍增管上加門控電路,一種是采用光閘技術(shù)。在光電倍增管上加門控電路的方法,實(shí)際是通過改變光電倍增管打拿極的電壓抑制激光發(fā)射時(shí)光電倍增管的增益,不能從根本消除強(qiáng)光照射光電倍增管光電陰極產(chǎn)生的感應(yīng)噪聲,而采用光閘技術(shù),雖然可以抑制激光雷達(dá)的近距離強(qiáng)信號(hào)對(duì)光電倍增管的影響,但是采用光閘技術(shù)必須要同激光觸發(fā)控制結(jié)合起來,使激光觸發(fā)信號(hào)能與光閘同步,其技術(shù)也較復(fù)雜。
圖4是光閘結(jié)構(gòu)的示意圖。光閘一般由高速電機(jī)、光閘葉片和電機(jī)支架等部分組成。
當(dāng)光閘接通電源時(shí),高速電機(jī)帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn),葉片旋轉(zhuǎn)到主光路時(shí),便把主光路擋住,使光路后面的光電轉(zhuǎn)換器接收不到激光大氣回波信號(hào)。當(dāng)光閘葉片缺口旋轉(zhuǎn)到主光路時(shí),主光路打開,后面的光電轉(zhuǎn)換器便可以接收到大氣回波信號(hào)。在激光雷達(dá)觀測時(shí),光閘的開通與關(guān)斷不能是隨機(jī)的,必須要與激光器配合起來,使激光發(fā)射與光閘旋轉(zhuǎn)同步,才能達(dá)到觀測目的。圖5表示光閘的開通與關(guān)斷的時(shí)序圖(圖5)。圖中,光閘信號(hào)是在光閘葉片對(duì)應(yīng)的另一邊,加裝一套光電收發(fā)裝置—光閘信號(hào)產(chǎn)生器,使該信號(hào)—光閘信號(hào)能反映光閘葉片在主光路通斷情況。
由于光閘電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度很快,激光觸發(fā)頻率要低于光閘通斷的頻率,因此這就需要對(duì)光閘信號(hào)加以分頻,并采用有效的激光觸發(fā)技術(shù)對(duì)光閘的通斷進(jìn)行可控的光觸發(fā)。
現(xiàn)有的激光觸發(fā)技術(shù)是采用邏輯電路利用光閘信號(hào)加以分頻并加以延時(shí)來控制激光觸發(fā)的(見圖6),但是激光觸發(fā)頻率與延時(shí)基本固定,調(diào)整很不方便。當(dāng)激光雷達(dá)采用多臺(tái)激光器發(fā)射激光時(shí),由于每臺(tái)激光器的觸發(fā)延時(shí)存在著很大差別(有的激光器的觸發(fā)延時(shí)隨溫度或電源電壓而變化),因此,現(xiàn)有的激光觸發(fā)技術(shù)不能保證在光閘窗口時(shí)間內(nèi),激光雷達(dá)能同步接收到不同波長激光在相同距離的回波信息,也不能隨意改變光閘的窗口延遲時(shí)間。
因此,本發(fā)明的目的在于,提供一種可以根據(jù)不同雷達(dá)觀測需要,并可程序控制激光觸發(fā)的具有可編程功能的激光觸發(fā)控制裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的,本發(fā)明采用了如圖8中所述的嵌入式系統(tǒng)(微處理器),使該裝置能夠通過面板(如圖9所述的)按鈕開關(guān)手動(dòng)或通過串行接口輸入?yún)?shù)改變系統(tǒng)設(shè)置,可以根據(jù)不同雷達(dá)觀測需要,實(shí)現(xiàn)程序控制激光觸發(fā)的目的。
圖1表示通常用于大氣探測的激光雷達(dá)裝置的一般原理框圖;圖2表示本發(fā)明用于大氣探測的多波長激光雷達(dá)裝置示意圖;圖3表示本發(fā)明用于大氣探測的多波長激光雷達(dá)總體結(jié)構(gòu)示意圖;圖4表示本發(fā)明用于大氣探測的多波長激光雷達(dá)中光閘結(jié)構(gòu)的示意圖;圖5表示本發(fā)明用于大氣探測的多波長激光雷達(dá)中光閘的開通與關(guān)斷的時(shí)序圖;圖6表示現(xiàn)有的激光觸發(fā)控制裝置的示意框圖;圖7表示本發(fā)明用于大氣探測的多波長激光雷達(dá)中的可編程的激光觸發(fā)器的示意框圖;圖8表示本發(fā)明用于大氣探測的多波長激光雷達(dá)中的可程序控制的激光觸發(fā)控制裝置的示意圖;圖9表示本發(fā)明用于大氣探測的多波長激光雷達(dá)中的由圖8所示顯示器控制面板部分的示意圖;圖10表示本發(fā)明用于大氣探測的多波長激光雷達(dá)中的可編程控制器的控制電路框圖;圖11和12表示本發(fā)明用于大氣探測的多波長激光雷達(dá)中的可編程控制器的參考時(shí)序框圖;圖13-18分別表示本發(fā)明用于大氣探測的多波長激光雷達(dá)中的可編程控制器的程序方框圖。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的可編程的激光觸發(fā)控制裝置,以及所述控制裝置的控制電路,參考時(shí)序圖和程序框圖作出進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明可編程的激光觸發(fā)控制裝置采用如圖7所示的設(shè)置,圖中,主光路(7-1),光閘葉片(7-2),電機(jī)(7-3),準(zhǔn)光鏡(7-4),分光光路(7-5),激光輸出信號(hào)(同步)取樣部分,以及光電信號(hào)產(chǎn)生部分,激光輸出部分,YAG激光器,XeCl激光器,可編程激光觸發(fā)控制器,和串行接口。
在圖7中,本發(fā)明所述的控制裝置,其中的可編程激光觸發(fā)控制器,可以通過程序控制分別改變兩臺(tái)激光器的觸發(fā)頻率。這兩個(gè)激光觸發(fā)信號(hào)的頻率可以是相同的,也可以是不同的,如觸發(fā)控制準(zhǔn)分子激光器為100次/秒,而YAG激光器的觸發(fā)頻率為5次/秒;可以通過程序控制分別改變兩臺(tái)不同激光器的觸發(fā)延遲時(shí)間,使兩臺(tái)激光器能同時(shí)觸發(fā)發(fā)射。如觸發(fā)YAG激光要比準(zhǔn)分子激光器提前100多微秒觸發(fā),使兩臺(tái)激光器同時(shí)出光;可以通過程序控制改變延時(shí)時(shí)間,使激光觸發(fā)發(fā)射位于光閘窗口在預(yù)定的時(shí)間打開。光閘窗口可以在雷達(dá)回波信號(hào)的“0”公里處打開,也可以在15km處打開;可以程序控制兩臺(tái)激光器每組激光觸發(fā)次數(shù),并記錄已觸發(fā)的次數(shù);可以程序控制兩臺(tái)激光器每組激光觸發(fā)的間歇時(shí)間,并可以從面板來顯示間歇時(shí)間的倒計(jì)時(shí);可以程序控制兩臺(tái)激光器觸發(fā)組數(shù),并可記錄和顯示已觸發(fā)的組數(shù);可以分別記錄并顯示兩臺(tái)激光器觸發(fā)的總次數(shù)。
本發(fā)明所述的控制裝置,能夠自動(dòng)檢測光閘轉(zhuǎn)速頻率。當(dāng)光閘轉(zhuǎn)速低于或高于預(yù)置頻率時(shí),該裝置能自動(dòng)禁止激光觸發(fā),防止由于光閘轉(zhuǎn)速不穩(wěn)時(shí)出現(xiàn)激光誤觸發(fā)信號(hào),造成光電倍增管受到強(qiáng)信號(hào)的照射,或者是激光雷達(dá)接收到不正確的回波信號(hào)。
本發(fā)明所述的控制裝置,設(shè)有模擬光閘信號(hào),便于對(duì)該裝置進(jìn)行檢測,并可在光閘窗口處于常開狀態(tài)時(shí)(光閘停轉(zhuǎn)或沒有光閘)進(jìn)行激光觸發(fā)控制。
本發(fā)明所述的控制裝置,具有標(biāo)準(zhǔn)的RS-422A串行接口,使該裝置與主控計(jì)算機(jī)聯(lián)接,實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)整機(jī)自動(dòng)化操作。
本發(fā)明所述的控制裝置,具有多種觸發(fā)方式A.非同步觸發(fā)B.同步、同時(shí)觸發(fā)C 同步、非同時(shí)觸發(fā)(激光雷達(dá)可以接收某個(gè)波長的遠(yuǎn)距離信號(hào),同時(shí)可接收另一個(gè)波長的近距離信號(hào))。
本發(fā)明所述的控制裝置,具有出錯(cuò)顯示功能。當(dāng)輸入?yún)?shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),該裝置能夠顯示出錯(cuò)信息并暫停工作。如在同步觸發(fā)工作方式下,要求該裝置觸發(fā)準(zhǔn)分子激光器頻率為100次/秒,而輸入給該裝置觸發(fā)YAG激光器頻率的信息是9次/秒。因?yàn)槎_(tái)激光器的觸發(fā)頻率不能整除,則該裝置將顯示出錯(cuò)。
本發(fā)明所述的控制裝置,具有光閘參數(shù)輸入功能,該裝置能夠根據(jù)光閘參數(shù)和其它輸入指令參數(shù),自動(dòng)計(jì)算并改變內(nèi)部控制參數(shù)。因此,可以適應(yīng)不同轉(zhuǎn)速的光閘。
本發(fā)明所述的控制裝置,具有指令參數(shù)記憶功能。嵌入系統(tǒng)內(nèi)存?zhèn)溆须姵毓╇?,?dāng)關(guān)機(jī)時(shí),內(nèi)存可以記憶下編程數(shù)據(jù),減少每次開機(jī)重新編程或修改程序的復(fù)雜性。
本發(fā)明所述的控制裝置,其內(nèi)具有預(yù)置的基本指令參數(shù)編程,當(dāng)編程出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),除按提示信息修改參數(shù)外,還可以通過復(fù)位的辦法,回到基本的預(yù)置程序。
本發(fā)明所述的控制裝置,對(duì)以上操作可通過面板手動(dòng)編程,也可聯(lián)機(jī)編程。
由于本發(fā)明所述的控制裝置具有以上智能化操作的功能,使得該裝置能夠滿足多波長激光雷達(dá)以及其它不同類型的激光雷達(dá)的需要。同時(shí)由于具備標(biāo)準(zhǔn)的串行數(shù)據(jù)通訊接口,可以聯(lián)接不同型號(hào)的主控計(jì)算機(jī),使激光雷達(dá)能夠在不同觀測要求下實(shí)現(xiàn)整機(jī)觀測的自動(dòng)化控制。
圖8是可程序控制的激光觸發(fā)控制裝置的可編程激光觸發(fā)控制器的示意方框圖。其中,串行接口,并行接口,數(shù)字顯示,面板手動(dòng)開關(guān),嵌入式系統(tǒng),控制電路。其中,嵌入式系統(tǒng)采用8位微處理器,型號(hào)為CPU-Z64180,RAM-8K,EPROM-8K,控制程序由匯編語言寫成并固化在EPROM內(nèi),時(shí)鐘頻率12M。
圖9是圖8所示的數(shù)字顯示,它是8位七段LED數(shù)字顯示器。所示的面板手動(dòng)開關(guān)為按鈕開關(guān)。圖中,八位七段LED數(shù)字顯示器(8-1),復(fù)位(8-2),電源開關(guān)(8-3),選擇(8-4),增量(8-5),減量(8-6),啟動(dòng)/停止(8-7)。
圖中手動(dòng)開關(guān)的并行接口工作在中斷方式。串行接口有2個(gè),一個(gè)是RS-422A,它可與控制計(jì)算機(jī)聯(lián)接,一個(gè)是RS-232C,用于調(diào)試程序。其中,輸入輸出信號(hào)變換電路是光電隔離器,目的是提高該裝置的抗干擾能力。以上電路比較通用,其電路圖省略。
圖10是控制電路方框圖,在該方框圖中,光閘信號(hào)和自檢信號(hào)進(jìn)入選通電路,再進(jìn)入分頻2和延時(shí)2,激光輸出1和2,以及頻率檢測和定時(shí)信號(hào)分別進(jìn)入分頻1和延時(shí)1,以及選通和計(jì)數(shù)/定時(shí)1和2,電路中除選通電路外,其余電路均采用可編程器件8253,使控制電路大大簡化,控制功能由軟件程序決定。并參考時(shí)序圖(圖11)和程序方框圖(圖13-圖18)。
在圖11中,CPU總線的信號(hào)通過并行接口,以及激光輸出信號(hào)1、2經(jīng)變換后,分別進(jìn)入相應(yīng)的分頻、延時(shí)器,再按時(shí)序輸出激光觸發(fā)輸出1和2。
在圖12所示的時(shí)序圖中,表示光閘信號(hào)與YAG激光觸發(fā)延時(shí),與XeCl激光觸發(fā)延時(shí),YAG激光觸發(fā)與YAG激光脈沖的YAG觸發(fā)延時(shí),以及XeCl激光觸發(fā)與XeCl激光脈沖的XeCl觸發(fā)延時(shí)之間的時(shí)序關(guān)系。其中,同頻異步觸發(fā)光子計(jì)數(shù)取高層信號(hào),A/D取近距離信號(hào)。
在圖13-18的程序框圖中,分別為A表示主程序方框圖,B表示啟動(dòng)/停止中斷程序方框圖,C表示選擇中斷,D表示增量、減量中斷程序方框圖,E表示計(jì)數(shù)/停止中斷程序方框圖,F(xiàn)表示光閘頻率檢測中斷程序方框圖。對(duì)上述程序框圖的說明從當(dāng)改變激光發(fā)射在光閘窗口的時(shí)間位置時(shí),只要通過程序重新對(duì)延時(shí)電路的總延時(shí)進(jìn)行編程就可以實(shí)現(xiàn),這個(gè)延時(shí)包括激光觸發(fā)延時(shí)和光閘窗口位置延時(shí)。其它電路也是這樣的方法。比如改變激光觸發(fā)輸出1的頻率,微處理器根據(jù)指令重新對(duì)分頻1的可編程器件8253進(jìn)行編程,便可實(shí)現(xiàn)改變激光觸發(fā)輸出1的頻率。整機(jī)的工作過程見程序框圖。
利用手動(dòng)開關(guān)輸入修改指令參數(shù)的方法1.在編程時(shí),將指令序號(hào)與指令參數(shù)分別采用不同標(biāo)志進(jìn)行顯示,如激光觸發(fā)信號(hào)1的指令序號(hào)用Y打頭,指令參數(shù)用P打頭。
2.按動(dòng)選擇鍵使8位數(shù)字顯示器顯示出指令序號(hào),如Y501。
3.按動(dòng)增量或減量鍵使顯示的數(shù)值是需要修改的指令序號(hào),如Y101,代表激光觸發(fā)信號(hào)輸出1的頻率。
4.按選擇鍵使顯示器顯示出指令參數(shù),如P50。
5.按增量或減量鍵修改指令參數(shù),如將P50改成P80,表示激光觸發(fā)信號(hào)輸出1的頻率為每秒80次。
其它指令的修改與此種方法相同,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是表面開關(guān)少(相對(duì)鍵盤輸入方式),誤輸入也少,在程序中已規(guī)定了指令序號(hào)或指令參數(shù)的上、下限值。
利用串行接口輸入修改指令參數(shù)的方法與其它通用的儀器方法相同,這里不再贅述。
實(shí)施例將光閘安置在激光接收望遠(yuǎn)鏡光路的焦點(diǎn)附近,并將光閘信號(hào)線接至該裝置的光閘信號(hào)輸入端,將激光觸發(fā)信號(hào)1和激光觸發(fā)信號(hào)2分別接到準(zhǔn)分子激光器和YAG激光器的外觸發(fā)輸入端,將激光輸出信號(hào)(一般是在激光器輸出端分出一部分激光,并經(jīng)光電管轉(zhuǎn)換成的電信號(hào))接到該裝置的激光輸出信號(hào)的輸入端,開通電源,通過手動(dòng)或串行接口輸入修改指令參數(shù)。如將光閘電機(jī)頻率定為400Hz,光閘葉片定為3片,激光觸發(fā)輸出1定為100Hz/s,每組次數(shù)定為40000次,每組間隔時(shí)間定為10s,組數(shù)定為10組,光閘延時(shí)定為15公里,YAG激光觸發(fā)頻率(激光觸發(fā)信號(hào)2)定為5次,每組次數(shù)200次,每組間歇時(shí)間定為10s,組數(shù)定為4組,光閘延時(shí)定為7.5公里,同步方式定為同步、同時(shí)觸發(fā)方式。此時(shí)通過手動(dòng)或計(jì)算機(jī)啟動(dòng)該裝置,該裝置立即顯示出錯(cuò)信息,提示是兩觸發(fā)信號(hào)延時(shí)不相等,同步參數(shù)錯(cuò)。修改后重新啟動(dòng)。由于沒有啟動(dòng)光閘,則該裝置仍不工作,當(dāng)接通光閘電源后,該裝置檢測光閘信號(hào)頻率,當(dāng)光閘電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到要求時(shí),該裝置開始工作,并實(shí)時(shí)顯示觸發(fā)次數(shù),當(dāng)每組觸發(fā)次數(shù)等于預(yù)置參數(shù)時(shí),自動(dòng)轉(zhuǎn)入定時(shí)狀態(tài),暫停激光觸發(fā)。當(dāng)定時(shí)到時(shí)又重新啟動(dòng)激光觸發(fā),直到完成了預(yù)置的總次數(shù)時(shí)停止觸發(fā)激光。在這中間,如光閘電機(jī)突然掉電或減速,該裝置立刻檢測出光閘轉(zhuǎn)速不對(duì),停止觸發(fā)激光。當(dāng)關(guān)掉該裝置的電源后,由于微處理器備有電池,再次開機(jī)時(shí),該裝置所顯示的預(yù)置數(shù)值,就是嵌入系統(tǒng)記憶的上面確定的數(shù)值。
對(duì)于本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明所公開的技術(shù)方案的精神和范圍下,所作出的變動(dòng)和改進(jìn)均屬于本發(fā)明權(quán)利要求書的變換范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠的多波長激光雷達(dá)可編程的激光觸發(fā)控制裝置,其特征在于,該裝置包括,主光路(7-1),光閘葉片(7-2),電機(jī)(7-3),準(zhǔn)光鏡(7-4),分光光路(7-5),激光輸出信號(hào)(同步)取樣部分,以及光電信號(hào)產(chǎn)生部分,激光輸出部分,YAG激光器,XeCl激光器,可編程激光觸發(fā)控制器,和串行接口。
2.如權(quán)利要求1所述的用于探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)的可編程的激光觸發(fā)控制裝置,其特征在于,所述的可編程激光觸發(fā)控制器包含,串行接口,并行接口,數(shù)字顯示,面板手動(dòng)開關(guān),嵌入式系統(tǒng),控制電路,其中,嵌入式系統(tǒng)采用8位微處理器,型號(hào)為CPU-Z64180,RAM-8K,EPROM-8K,控制程序由匯編語言寫成并固化在EPROM內(nèi),時(shí)鐘頻率12M。
3.如權(quán)利要求1和2所述的用于探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)的可編程的激光觸發(fā)控制裝置,其特征在于,所述的數(shù)字顯示是8位七段LED數(shù)字顯示器。
4.如權(quán)利要求3所述的用于探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)的可編程的激光觸發(fā)控制裝置,其特征在于,所述的手動(dòng)開關(guān)為按鈕開關(guān)包含,八位七段LED數(shù)字顯示器(8-1),復(fù)位(8-2),電源開關(guān)(8-3),選擇(8-4),增量(8-5),減量(8-6),啟動(dòng)/停止(8-7),其中,手動(dòng)開關(guān)的并行接口工作在中斷方式,串行接口有2個(gè),一個(gè)是RS-422A,它可與控制計(jì)算機(jī)聯(lián)接,一個(gè)是RS-232C,用于調(diào)試程序。
5.如權(quán)利要求2所述的用于探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)的可編程的激光觸發(fā)控制裝置,其特征在于,所述的控制電路方框中,光閘信號(hào)和自檢信號(hào)進(jìn)入選通電路,再進(jìn)入分頻2和延時(shí)2,激光輸出1和2,以及頻率檢測和定時(shí)信號(hào)分別進(jìn)入分頻1和延時(shí)1,以及選通和計(jì)數(shù)/定時(shí)1和2,電路中除選通電路外,其余電路均采用可編程器件8253,控制功能由軟件程序決定,并參考時(shí)序圖和程序框圖進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求5所述的用于探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)的可編程的激光觸發(fā)控制裝置,其特征在于,所述的程序框圖中,CPU總線的信號(hào)通過并行接口,以及激光輸出信號(hào)1、2經(jīng)變換后,分別進(jìn)入相應(yīng)的分頻、延時(shí)器,再按時(shí)序輸出激光觸發(fā)輸出1和2。
7.如權(quán)利要求5所述的用于探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)的可編程的激光觸發(fā)控制裝置,其特征在于,所述的時(shí)序圖中,表示光閘信號(hào)與YAG激光觸發(fā)延時(shí),與XeCl激光觸發(fā)延時(shí),YAG激光觸發(fā)與YAG激光脈沖的YAG觸發(fā)延時(shí),以及XeCl激光觸發(fā)與XeCl激光脈沖的XeCl觸發(fā)延時(shí)之間的時(shí)序關(guān)系。其中,同頻異步觸發(fā)光子計(jì)數(shù)取高層信號(hào),A/D取近距離信號(hào)。
8.如權(quán)利要求5所述的用于探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠多波長激光雷達(dá)的可編程的激光觸發(fā)控制裝置,其特征在于,所述的程序框圖中,分別為A表示主程序方框圖,B表示啟動(dòng)/停止中斷程序方框圖,C表示選擇中斷,D表示增量、減量中斷程序方框圖,E表示計(jì)數(shù)/停止中斷程序方框圖,F(xiàn)表示光閘頻率檢測中斷程序方框圖。對(duì)上述程序框圖的說明從
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于探測大氣中臭氧和平流層氣溶膠的多波長激光雷達(dá)可編程的激光觸發(fā)控制裝置,該裝置包括,主光路(7-1),光閘葉片(7-2),電機(jī)(7-3),準(zhǔn)光鏡(7-4),分光光路(7-5),激光輸出信號(hào)(同步)取樣部分,以及光電信號(hào)產(chǎn)生部分,激光輸出部分,可編程激光觸發(fā)控制器以及串行接口,所述的可編程激光觸發(fā)控制器包含,串行接口,并行接口,數(shù)字顯示,面板手動(dòng)開關(guān),嵌入式系統(tǒng),控制電路,由于具備標(biāo)準(zhǔn)的串行數(shù)據(jù)接口,可以聯(lián)接不同型號(hào)的主控計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)整機(jī)自動(dòng)化控制。
文檔編號(hào)G01S17/95GK1340721SQ0012365
公開日2002年3月20日 申請(qǐng)日期2000年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月24日
發(fā)明者鄭斯平, 潘繼東, 黃其榮, 王文明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院大氣物理研究所