Способ приема оптических сигналов

Авторы патента:

Изобретение относится к области оптико-физических измерений и может быть использовано для контроля загрязнений атмосферы в оптической локации т.п. Целью изобретения.является повышение достоверности приема оптических сигналов. Способ приема оптических сигналов заключается в преобразовании их в электрические, многокаскадном усилении и автоматическом переключении поддиапазонов. При этом после однократного осуществления вышеназванных операций анализируют период следования переключений соседних поддиапазонов, определяют временной интервал непревышення этим периодом заданной длительности и в этом интервале времени осуществляют принудительный выбор поддиапазона измерений и регулировку усиления в нем при поел едуюших актах приема оптических сигналов. 2 ил„

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ ССС1

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 07,04.92, Бюл. Р 13 (21) 4718813/25 (22) 13.07.89 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н, Туполева (72) P.P, Агишев и Б.К, Михайлов (53) 62 1.383(088.8) (56) Авторское свидетельство .СССР

0 1332154, кл. С 01 3 1/44, 1986.

Агишев P.P. и др. "Широкодиапаэонный фотоэлектронный приемник", ЛТЭ, 1981, P 4, с. 199-202. (54) СПОСОБ ЛРИЕИА ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к области оптико-физических измерений и может быть использовано для контроля загрязнений атмосферы в оптической лркаИзобретение относится к области оптико-физических измерений и может .. быть использовано для контроля загрязнений атмосферы, в оптической локации и т.п.

Целью изобретения является повышение достоверности приема.

На фиг. 1 приведена функциональная схема; на Фиг. 2 вЂ” временные диаграммы, поясняющие работу соседних поддиапазонов при изменении си, нала вблизи границы устройства, реализующего способ.

Устройство, реализующее способ, содержит фотоприемник 1 с блоком автоматического выбора диапазона измерений, аналоговый коммутатор 2, цифровой коммутатор.3, регулируемый

Хг.

„„Я0„„1632 1.41

2 ции т.п. Белью изобретения. является повышение дос то в ер ности приема оптических сигналов. Способ приема оптических сигналов заключается в преобразовании их в электрические, многокаскадном усилении и автоматическом переключении поддиапазонов. При этом после однократного осуществления вышеназванных операций анализируют период следования переключений соседних поддиапазонов, определяют временной интервал непревышения этим периодом заданной длительности и в этом интервале времени осуществляют принудительHblA выбор поддиапазона измерений и регулировку усиления в нем при последующих актах приема оптических сигналов. 2 ил„ усилитель 4, аналого-цифровой преоб- разователь (АЦП) 5, ЭВР 6. Аналоговые выходы фотоприемника 1 соединены с сигHBIIbHbJHH входами аналогового коммутатора 2, управляющие входы которого соединены с выходами цифрового коммутатора 3, а выход соединен с сигнальным входом усилителя 4, выход которого соединен со входом АЦП 5, выход которого срединен с ЭВИ 6. Цифровой выход блока автоматического выбора диапазона измерений фотоприемника 1 соединен .с первым портом ввода

ЭВИ 6 и первым шинным входом коммутатора 3, второй шинный вход которого связан с вторым портом вывода ЭВМ 6,. третий порт вывода которой соединен с входами управления усилителя 4.

1632141

Четпсртый порт ввода ЭВМ 6 связан с выходами АЦП. 5. ЭВМ 6 отдельными линиями связана с внешним синхронизатором, и с входом.запуска АЦП 5.

Устройство работает следующим об-. разом. В начале. первого акта зондирования объекта исследования на ЭВИ 6 поступает внешний сигнал синхронизации, например, от зондирующего лазера, Фотоприемник 1 принимает оптические сигналы, .отраженные или рассеянные объектом, преобразует их в электрические и подает их на аналоговый коммутатор 2. Фотоприемник представляет собой фотодетектор с многокаскадным усилителем, в котором выходные сигналы могут сниматься как с оконечного,.так и с промежуточного каскадов.(таким фотоприемником является, например, ФЭУ .со схемой сигнала с анода и диодов). Блок автоматического выбора д1 апазона измерений фотоприемника вырабатывает цифровой код, который, пройдя через цифровой коммутатор 3, пропускает на выход аналогового коммутатора 2 сигнал лишь с одного канала (поддиапазона) фотоприемника. с максимальным ненасыщенным . усилением. Отметим, что в первом акте зондирования-приема сигнал с первого выходного порта ЭВИ 6, подаваемый на коммутатор 3, отсутствует, что предопределяет управление коммутатором 2 от блока автоматического

35 выбора диапазона измерений. Управляющий код на усилитель 4 от третьего вьмодного порта ЭВМ 6 также отсутствует, и,усилейие. усилителя 4 номинально. С выхода ЛЦП 5 на выход устройства и на ЭВМ 6 подается цифровой код, соответствующий входноМу сигналу в моменты запуска АЦП,от ЭВИ.

Приведенное выше описание соответствует автоматическому режиму работы устройства, которому присущи недостатки, связанные с потерями информации, когда уровень принимаемого сигнала таков, что попадает. на границу двух поддиапазонов. Вудем контролировать длительность Ф„ временного интервала между переключениями двух соседних поддиапаэонов (фиг. 2) и зададимся минимальной длительностью л в автоматическом режиме. Определив, что 6 „с 20 Ф в последующих актах зондирования среды B предположении. малой изменчивости оптических параметров за время измерений (несколько актов зондирования-прие- . ма) можно принудительно включить один из двух соседних поддиапаэонов на время частых переключений и скорректировать коэффициент усиления в этом поддиапаэоне с тем, чтобы в данном интервале времени весь сигнал бып измерен в этом выбранном поддиапазоне. Если же на каком-то отреэке времени, > .ьа,то устройство работаЛ л ет в автоматическом режиме по извест ному, способу.

Как правило, в задачах лазерного зондирования атмосферы интервал времени Тяр приема полезных сигналов от объекта исследования значительно меньше периода повторения (Т) актов зондирования-приема, Так, для лидаров с твердотельными лазерами характерные периоды следования Т зондирующих импульсов обычно больше 10 мс, в то время, как длительность Тд принятого полезного сигнала при токовом режиме регистрации не превышает обычно 20-30 мкс. Поэтому, после перного акта приема имеется достаточно времени (Т-T„ j для того, чтобы с помощью ЭВМ можно было проанализировать информацию, идентифицировать интервалы частых переключений (с малыми интервалами времени между соседними переключениями) и к следующим актам зондирования-приема обеспечить принудительный выбор поддиапаэона.

С целью расширения диапазона измерительного преобразования фотоприемника на ФЭУ применен съем выходных сигналов как с его анода, так и с динодов (эквивалент системы фотодетектор плюс многокаскадный усилитель). Выходные сигналы ФЭУ подаются на аналоговый коммутатор.и логическую схему выбора канала (блок автоматического выбора диапазона измерений), которая фактически представляет собой дешифратор и набор компараторов, входы которых соединены с выходами фотоприемника (ФЭУ), а выходыс,дешифратором..На фиг. 1 подобный блок подразумевается в составе фотоприемника 1. Дешифратор преобразует (n-1)-разрядный код вида 001...1 (n - число выходов фотоприемника), в котором 1" соответствует срабо" тавшему хомпаратору в данном канале (подднапазоне), в и-разрядный .код вида 0010...0 ° в котором " " соответствует каналу с максимальным

f632 141 ненасыщенным усилением. (В исходном состоянии рабочим установлен канал с максимальной чувствительностью (с максимальным усилением)). Последний код подается на управляющий вход аналогового коммутатора и пропускает на выход сигнал лишь с этого канала (выхода фотоприемника). На фиг. 2а, б показаны верхний Us и нижний U уровни сигналов в первом (U ) и втором (U<) каналах, которые ограничивают амплитудный диапазон работы каждого канала. При достижении сигналом уровня U канальный компаратор срабатывает и вызывает переключение аналогового коммутатора. Заштрихо-. ванные области соответствуют рабочему каналу в каждый момент (рассмотрены . лишь 2 соседних поддиапазона) . Фиг.

2в иллюстрирует, какой поддиапазон является рабочим в разные интервалы времени. В интеРвале )trrач, видны частые переключения двух соседних поддиапазонов.

Фиг. 2г и заштрихованная область. под пунктирной линией на фиг. 2а соответствует режиму принудительного выбора поддиапазона (в нашем случаепервого) в интервале jt„ <, t„ „g, который устанавливается, если окажется, что интервал между переключениями поддиапазонов е меньше заоанее я Д выбранного интервала времени ь (п < (0) °

Результат измерений U передается на выход устройства в таком виде: данный момент рабочим) каскадов усиления приемоусилительного тракта, причем в ре" жиме автоматического выбора

8 В, в принудительном режиме В В К а иорМ т.е. корректируется на величину коэффициента нормировки. Здесь В вЂ . номиа нальное усиление предыдущих каскадов.

На выход устройства, реализующего способ, подается сигнал С = А К на вью од 7 (фиг. t) вЂ” в аналоговой фор- ме его. цифровой эквивалент - ap вы15 ход 9, коэффициент В на, выход 9 (также в цифровой форме) .

Изобретение позволяет значительно сократить потери информации при прие" ме оптических сигналов в широком динамическом диапазоне, когда выходной сигнал фотоприемйого устройства оказывается на границе двух поддиапазонов, попеременно то в одном, то в другом. Предлагаемый принудительrarA выбор. рабочего поддиапазона на основе анализа периода междиапазонных переключений (частоты переключений) позволяет устранить частые пере30 ключения и тем самым избежать потерь информации во время переключений, а значит вЂ” повысить достоверность результатов измерений.

Формула изобретения

И-АКВ, где А - коэффициент, пропорциональный уровню выходного сигнала в рабочем поддиапазоне;

К - коэффициент усиления регулируемого усилителя, причем

К K - номинальному коэффи о циенту усиления в режиме автоматического выбора поддиапазона и К = К /К„о м в режиме принудительного выбора поддиапазона, Х „ар - коэффициент нормирования;

В - усиление всех предыдущих (относительно выбранного в

Способ приема оптических сигналов, . заключающийся в преобразовании их

О в электрические, многокаскадном их усилении и автоматическом переключении амплитудных поддиапазонов измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности

4 приема, дополнительно измеряют период следования переключений, соседних поддиапаэонов, определяют временной интервал непревьппенпя этим периодом заданной длительности и в этом питера вале времени осуществляют принудительный выбор поддиапазона измерений и регулировку усиления в нем при последующих актах приема.

1632141

BbN,)A дых. 15

Аа.2

Составитель А. Ястребов

Техред М.Дидык Корректор.И. Шарошн

Редактор И. Коляда

Щ ВВЮ

Заказ 2308 Тирам Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

° Ф ЕЧЕЮЮЕаа

Проиэводственно иэдательский комбинат "Патент", г. Умгород, ул. Гагарина, 101

Похожие патенты:

Фотоэлектрический анализатор // 1627863

Изобретение относится к контролю оптической плотности сред, селективно окрашенных растворов, поглтщакт их оптическое излучение в определенном спектральном диапазоне,Целью изобретения является повышение стабильности и точности измерения оУстройство содержит два источника излучения , разветвленный нерегулярный световод, измерительную кювету, фотоприемник с усилителем, два синхронных детектора, два управляемых ключа, генератор, инвертор, источник стабильного тока, аналоговый линеаризас нелгнейным зтементом, регистратор и гермостатироврпнь

Фотоприемное устройство // 1627862

Фотоприемное устройство // 1627861

Изобретение относится к фотоэлектронным устройствам, а именно к пороговым полупроводниковым фотоприемным устройствам, и предназначено для использования в высокочувствительной и широкодиапазонной аппаратуре для измерения и регистрации световых потоков

Автоматический фотометрический анализатор // 1627860

Изобретение относится к устройствам для фотометрического анализа состава веществ, основанным на измерении величины и скорости изменения интенсивности излучения при прохождении света через анализируемый образец, и может быть использовано в микробиологической, медицинской, Изобретение относится к устройствам для фотометрического анализа состава веществ, основанным на измерении величины и скорости изменения интенсивности излучения при прохождении света через анализируемый образец , и может быть использовано в микробиологической, медицинской, пищевой, химической и др

Фотометр // 1627859

Изобретение относится к опшкоэлектронному приборостроению и можег быть использовано при фотометрическнх измерениях п медицине, химической, пиыевой и ,т;ругих отраслях промишленносги

Способ измерения распределения освещенности и устройство для его осуществления // 1625178

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано как для непосредственной регистрации распределения освещенности в поле зрения линейного фотоприемника, так и для формирования функционалов - признаков изображения

Автоматический фотометр // 1622774

Изобретение относится к атмосферной оптике, метрологии и фотометрии

Многоканальное устройство для анализа одномерных и двумерных световых распределений // 1619314

Устройство регулирования экспозиции // 1617305

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам регулирования дозы оптического излучения, в частности к устройствам регулирования экспозиции фоторезиста в фотолитографии

Устройство измерения угловых флуктуаций оптического излучения // 1611049

Изобретение относится к фотометрии, а именно к средствам измерения координат и светового потока источника света, и может быть использовано в системах измерения стабильности направленности излучения ОКГ, фазовых искажений среды распространения излучения

Импульсный фотометр // 2116633

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения фотометрических параметров, и может найти применение на аэродромах для измерения оптических характеристик атмосферы при определении видимости световых ориентиров взлетно-посадочной полосы (ВПП) в ходе метеорологического обеспечения действия авиации на аэродроме

Регистратор световых сигналов // 2117263

Изобретение относится к технике регистрации слабых световых сигналов и может быть использовано в светолокации, оптической связи, астрофизике, биофизике, ядерной физике, сцинтилляционной технике и т.п

Способ измерений потока излучения // 2122185

Фотоэлектрический анализатор // 2134407

Изобретение относится к области контроля оптической плотности сред, частично поглощающих или рассеивающих оптическое излучение, а также контроля величин, однозначно связанных с оптической плотностью

Электрическая схема блока обработки сигнала датчика интенсивности ультрафиолетового излучения // 2154811

Изобретение относится к области измерения интенсивности УФ-излучения и может быть использовано для измерения и контроля интенсивности излучения источников УФ бактерицидного диапазона, применяемых в установках для обеззараживания и дезинфекции жидкостей

Импульсный фотометр // 2184942

Способ регистрации слабых световых сигналов и устройство для его осуществления // 2190196

Изобретение относится к технике регистрации слабых световых сигналов и может быть использовано в астрофизике, биофизике, сцинтилляционной технике, светолокации и т.п

Фотоприемное устройство // 2193761

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к фотоприемным устройствам, и может быть использовано, в частности, при измерении температуры нагретых изделий в различных отраслях промышленности

Импульсное фотометрическое устройство // 2194252

Изобретение относится к области фотометрии и может быть использовано в оптико-электронных приборах с фотодиодными преобразователями излучений

Способ измерения световых потоков и устройство для его осуществления // 2207525

Изобретение относится к области фотометрии и пирометрии и может быть использовано для измерения световых потоков ИК, видимого и ультрафиолетового диапазонов, а также может быть использовано в качестве датчиков пламени и температуры