一種確定種子激光成功注入的自動(dòng)檢測(cè)和篩選電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及瑞利多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種確定種子激光成功注入的自動(dòng)檢測(cè)和篩選電路。
【背景技術(shù)】
[0002]多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)以其高分辨率，高精度，大探測(cè)范圍，能提供三維風(fēng)場信息的能力，引起了世界多個(gè)國家的關(guān)注和重視，并投入了大量的人力、物力進(jìn)行研究。
[0003]全球風(fēng)場的主動(dòng)觀測(cè)被世界氣象組織稱為最具意義和挑戰(zhàn)性的氣象觀測(cè)之一。精確的大氣風(fēng)場觀測(cè)對(duì)提高長期天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、風(fēng)暴預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、改進(jìn)氣候研究模型、軍事環(huán)境預(yù)報(bào)、預(yù)報(bào)可能的生化武器釋放環(huán)境以提高國防安全等方面具有重大意義。因此國際民航組織、世界氣象組織、各國航空航天研究機(jī)構(gòu)正積極開展有關(guān)風(fēng)場探測(cè)系統(tǒng)的研究。在現(xiàn)代數(shù)字軍事上，大氣風(fēng)場數(shù)據(jù)顯得尤為重要:發(fā)射衛(wèi)星、導(dǎo)彈時(shí)，風(fēng)場資料是安全保障的前提條件;大范圍的風(fēng)場數(shù)據(jù)可以提高導(dǎo)彈命中率;航空母艦上，機(jī)群的安全升空和著落都依賴周圍大氣風(fēng)場的精確測(cè)量。從宏觀角度看，提高上述預(yù)報(bào)或預(yù)測(cè)的能力不僅有利于我國科學(xué)技術(shù)的提升，而且它將直接服務(wù)于人類的生存和生活質(zhì)量。
[0004]車載高時(shí)空分辨率多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)的激光發(fā)射系統(tǒng)使用激光器作為激光雷達(dá)的光源，激光器系統(tǒng)包括種子激光器，激光頭(包括主震蕩器模塊，閃燈栗浦的量級(jí)放大級(jí)模塊，二倍頻三倍頻模塊)，激光器電源箱，激光冷水機(jī)。其中激光器采用的是種子注入式調(diào)Q脈沖Nd:YAG激光器，德國供應(yīng)，型號(hào)為Spitlight2000。
[0005]激光器輸出脈沖的中心頻率穩(wěn)定性主要受種子注入效果和種子激光器中心頻率的影響，在工作中激光器的頻率會(huì)發(fā)生緩慢的漂移。在三通道技術(shù)中，激光器的正常漂移可以通過鎖定鑒相器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的追蹤和反饋補(bǔ)償?shù)?，但是激光器的正常漂移可能出現(xiàn)一種非正常的工作狀態(tài)，同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)縱模，即“跳?！爆F(xiàn)象。相比較激光頻率隨時(shí)間的緩慢漂移，“跳模”現(xiàn)象通常是在工作中快速出現(xiàn)，導(dǎo)致激光器的中心頻率在很短的時(shí)間改變了一個(gè)無法忽略的頻率分量，這種短時(shí)間的，大范圍的頻率變動(dòng)，單靠鎖定系統(tǒng)的實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。
[0006]目前的車載高時(shí)空分辨率多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的采集是基于型號(hào)為Spitlight2000的Nd:YAG激光器的內(nèi)觸發(fā)信號(hào)來觸發(fā)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集卡會(huì)將跳模后的無效數(shù)據(jù)也進(jìn)行采集，在根據(jù)數(shù)據(jù)做風(fēng)速反演時(shí)，這部分無效數(shù)據(jù)會(huì)直接影響反演的結(jié)果，最終影響測(cè)風(fēng)的精準(zhǔn)度，降低測(cè)風(fēng)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種確定種子激光成功注入的自動(dòng)檢測(cè)和篩選電路，可以提高測(cè)風(fēng)的精準(zhǔn)度和可靠性。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]—種確定種子激光成功注入的自動(dòng)檢測(cè)和篩選電路，包括:光電探測(cè)器、激光頭、脈沖比較電路、門控卡、PMT探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集卡;其中:
[0010]光電探測(cè)器及激光頭的輸出端均與脈沖比較電路相連;所述脈沖比較電路對(duì)光電探測(cè)器及激光頭的輸出信號(hào)進(jìn)行處理后進(jìn)行比較，并輸出一脈沖信號(hào)；
[0011]所述門控卡的輸入端與脈沖比較電路相連，輸出端分別與PMT探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集卡相連;所述門控卡將脈沖比較電路輸出的脈沖信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，被觸發(fā)后的門控卡輸出時(shí)序信號(hào)控制PMT探測(cè)器及數(shù)據(jù)采集卡按照一定時(shí)序工作；
[0012]所述PMT探測(cè)器根據(jù)門控卡的時(shí)序信號(hào)打開和關(guān)閉，并將打開時(shí)探測(cè)轉(zhuǎn)換的光電信號(hào)輸出；
[0013]所述數(shù)據(jù)采集卡根據(jù)門控卡的時(shí)序信號(hào)進(jìn)行PMT探測(cè)器信號(hào)的數(shù)據(jù)采集。
[0014]進(jìn)一步的，所述脈沖比較電路包括:精確可編程參考電壓芯片、電位器1、運(yùn)算放大器、快速比較器、多諧振蕩器及電位器2;其中:
[0015]所述精確可編程參考電壓芯片與電位器1相連;所述電位器1用于控制精確可編程參考電壓芯片輸出預(yù)定的電壓值；
[0016]所述精確可編程參考電壓芯片、運(yùn)算放大器、快速比較器及多諧振蕩器依次連接；
[0017]所述快速比較器還與光電探測(cè)器相連，所述快速比較器用于比較光電探測(cè)器與運(yùn)算放大器輸出的信號(hào)大小，并輸出一預(yù)定電壓值的TTL負(fù)脈沖信號(hào)給多諧振蕩器；
[0018]所述多諧振蕩器還與激光頭及電位器2相連;所述多諧振蕩器用于根據(jù)電位器2的控制將激光頭的輸出信號(hào)調(diào)制成固定脈寬的TTL信號(hào)，并判斷快速比較器輸出信號(hào)的上升沿是否在所述固定脈寬的TTL信號(hào)內(nèi)，若是，則輸出預(yù)定電壓值的TTL脈沖信號(hào)。
[0019]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，在系統(tǒng)中加入了脈沖比較電路，從而判斷種子光是否成功注入;如果種子光注入成功，則輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，觸發(fā)采集卡工作，采集數(shù)據(jù);如果種子光注入不成功，則不輸出信號(hào)，不讓采集卡采集數(shù)據(jù)，從而提高了測(cè)風(fēng)的精準(zhǔn)度和可靠性。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種確定種子激光成功注入的自動(dòng)檢測(cè)和篩選電路示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的脈沖比較電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]系統(tǒng)使用的Nd:YAG激光器使用種子注入的方法來提供穩(wěn)頻。一個(gè)低功率的種子激光器，通過激光器內(nèi)部插入光譜選擇器的方式，獲得窄線寬，單模運(yùn)行且頻率穩(wěn)定的激光，并將該頻率為ω i的激光信號(hào)注入一個(gè)自身線寬較寬，擁有多個(gè)縱模而且頻率不穩(wěn)定的主激光器中，通過模式選擇的作用，使主激光器獲得單縱模，窄線寬，高功率的激光輸出。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例中，使用的1064nm種子激光器中，諧振腔由兩個(gè)光纖布拉格光柵(FBG)分別熔接在一段用作激活介質(zhì)的光纖兩側(cè)構(gòu)成。種子激光器工作波長的調(diào)節(jié)就是通過兩個(gè)FBG的工作狀態(tài)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，而FBG的狀態(tài)是受溫度控制的。在種子激光器中，使用了兩個(gè)半導(dǎo)體制冷模塊(TEC)來分別對(duì)FBG進(jìn)行溫控。
[0026]考慮到車載高時(shí)空分辨率多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)的車載方艙內(nèi)的溫度在極端艙外環(huán)境下會(huì)有比較大的變化以及艙內(nèi)不同設(shè)備工作發(fā)熱導(dǎo)致的艙內(nèi)局部溫度不均勻，為了給種子激光器提供更加穩(wěn)定的工作環(huán)境溫度，將種子激光器放入恒溫箱中，專門用于穩(wěn)定種子激光器的工作環(huán)境溫度。
[0027]但是，即使給種子激光器提供相對(duì)穩(wěn)定的工作環(huán)境溫度，但由于其他方面的原因，仍然會(huì)有跳摸現(xiàn)象的產(chǎn)生。目前的車載高時(shí)空分辨率多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的采集是基于型號(hào)為Spitlight2000的Nd:YAG激光器的內(nèi)觸發(fā)信號(hào)來觸發(fā)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集卡會(huì)將跳模后的無效數(shù)據(jù)也進(jìn)行采集，在根據(jù)數(shù)據(jù)做風(fēng)速反演時(shí)，這部分無效數(shù)據(jù)會(huì)直接影響反演的結(jié)果，最終影響測(cè)風(fēng)的精準(zhǔn)度，降低測(cè)風(fēng)的可靠性。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)數(shù)據(jù)采集的前一個(gè)環(huán)節(jié)作出的改善，在數(shù)據(jù)采集的前一個(gè)環(huán)節(jié)中加入脈沖比較電路，判斷種子光是否成功注入。如果種子光注入成功，則輸出一個(gè)脈沖