一種激光雷達信號采集同步觸發裝置及方法
【專利摘要】本發明涉及一種激光雷達信號采集同步觸發裝置，包括激光器，其特征在于：所述觸發裝置還包括：分束模塊，所述分束模塊將激光器發出的激光進行分束；光纖，所述光纖接收經過分束模塊分束后的激光，并將分束后的激光傳輸至光電轉換模塊；光電轉換模塊，所述光電轉換模塊將光纖傳輸來的激光轉換成電流信號傳輸給觸發信號控制模塊；觸發信號控制模塊，所述觸發信號控制模塊根據所述電流信號生成信號采集同步觸發信號。本發明還提供了一種激光雷達信號采集同步觸發方法。本發明具有同步性好、穩定性高等優點。
【專利說明】一種激光雷達信號采集同步觸發裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種信號觸發裝置及方法，尤其是一種激光雷達信號采集同步觸發裝置及方法。
【背景技術】
[0002]氣溶膠激光雷達用于近地面層大氣顆粒物立體監測，以激光為探測光源，通過激光與大氣相互作用對大氣進行探測。在氣溶膠激光雷達發射激光脈沖時需要同步控制信號采集，信號采集頻率應與激光頻率一致，且延時時間不能大于600ns。
[0003]現有的氣溶膠激光雷達信號采集均需要輸入觸發信號，目前的觸發方式主要分為:激光器內部觸發和激光器外部觸發。
[0004]激光器內部觸發由激光器在出光的同時輸出觸發脈沖電平，這種類型的激光器電源設計要求高，一般價格昂貴。
[0005]為降低成本，使用無法自身輸出觸發脈沖電平的激光器，此時需要在外部通過光電轉換的方式產生信號采集需要的同步觸發脈沖電平。
[0006]現有的激光器外部觸發方式，一般采用在激光器前端直接將光信號轉換為電信號傳輸，即經過分束器分束后的光直接打在光電二極管的感光面上，由光電二極管將光信號轉換成電流信號，所述電流信號經過處理生成觸發信號由觸發信號輸出接頭輸出，并通過觸發信號線傳輸至數據采集卡。
[0007]由于數據采集卡一般與激光器相隔甚遠，所以觸發信號通過長距離的觸發信號線傳輸。由于觸發信號線過長，觸發信號極易受到電磁輻射干擾，導致氣溶膠激光雷達信號采集不穩定，且不同步，或者誤觸發，嚴重影響雷達數據的反演。
[0008]若將數據采集卡集成在激光器附近，會使得激光器的體積比較龐大，使用不便。
【發明內容】
[0009]為了解決現有技術中的上述不足，本發明提供了一種裝置結構簡單、觸發信號穩定、同步性好激光雷達信號采集同步觸發裝置及方法。
[0010]為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案:
[0011]一種激光雷達信號采集同步觸發裝置，包括激光器，其特點是:所述觸發裝置還包括:
[0012]分束模塊，所述分束模塊將激光器發出的激光進行分束；
[0013]光纖，所述光纖接收經過分束模塊分束后的激光，并將分束后的激光傳輸至光電轉換模塊；
[0014]光電轉換模塊，所述光電轉換模塊將光纖傳輸來的激光轉換成電流信號傳輸給觸發信號控制模塊；
[0015]觸發信號控制模塊，所述觸發信號控制模塊根據所述電流信號生成信號采集同步觸發信號。[0016]進一步，所述分束模塊包括分束器和支撐所述分束器的底座，所述分束器與底座之間通過連接件相連。
[0017]進一步，所述連接件使所述分束器在底座上的高度、角度可調。
[0018]作為優選，所述連接件為螺釘。
[0019]進一步，所述光纖通過光纖接頭與光電轉換模塊相連接。
[0020]作為優選，所述光電轉換模塊為光電二極管。
[0021]進一步，所述觸發信號控制模塊包括信號觸發器。
[0022]作為優選，所述信號觸發器為單穩態觸發器。
[0023]進一步，所述觸發信號控制模塊還包括脈沖寬度調節件，用于調節觸發信號的脈沖寬度。
[0024]本發明還提供了一種激光雷達信號采集同步觸發方法，包括以下步驟:
[0025]A、采用上述任一所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置；
[0026]調節并固定分束模塊；
[0027]B、激光器發出的激光經過分束模塊分束后被光纖接收，光纖將分束后的激光傳輸至光電轉換模塊；
[0028]C、所述光電轉換模塊將光纖傳輸來的激光轉換成電流信號，并將所述電流信號傳輸給觸發信號控制模塊；
[0029]D、所述觸發信號控制模塊根據所述電流信號生成信號采集同步觸發信號。
[0030]本發明與現有技術相比具有以下有益效果:
[0031]1、該裝置結構簡單，安裝便捷；
[0032]2、同步性好
[0033]從激光出光到輸出觸發信號的延時時間短,延時時間中的信號路徑長度小于氣溶膠激光雷達的探測盲區；
[0034]3、適用范圍寬
[0035]觸發信號的脈沖寬度可以直接通過外部的電位器在激光的出光周期中隨意調節，滿足多種氣溶膠激光雷達信號采集系統的要求。
[0036]4、抗干擾能力強
[0037]摒棄了以往傳輸電信號的方式，只通過光纖傳輸光信號，提高了信號傳輸中的抗干擾能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1為實施例1的激光雷達信號采集同步觸發裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0039]實施例1
[0040]請參閱圖1，一種激光雷達信號采集同步觸發裝置，包括激光器(未在圖中標出)、分束模塊1、光纖2、光電轉換模塊3和觸發信號控制模塊4 ；
[0041]所述分束模塊I將激光器發出的激光進行分束；
[0042]進一步，所述分束模塊I包括分束器11和支撐所述分束器11的底座12，所述分束器11與底座12之間通過連接件13相連。
[0043]進一步，所述連接件13使所述分束器在底座上的高度、角度可調。
[0044]作為優選，所述連接件13為螺釘。
[0045]本實施例，底座12采用圓柱形支架以支起分束器11，連接件13為螺釘，通過旋緊或旋松螺釘，實現分束器11與底座12的固定與放松。
[0046]采用連接件調整分束器位置，高度調整是為了滿足出光高度不同的激光器，角度調整可以讓激光入射至分束器的最佳位置，使輸入光纖的分束光信號最強。
[0047]所述分束器中對激光進行分束的器件為透反鏡，此為激光雷達領域的現有技術，在此不再贅述。
[0048]所述光纖2接收經過分束模塊I分束后的激光，并將分束后的激光傳輸至光電轉換模塊3 ；
[0049]進一步，所述光纖2通過光纖接頭21與光電轉換模塊3相連接。
[0050]采用光纖對光信號進行傳輸，由光纖接頭21直接與光電轉換模塊3咬合，其作用是光在光纖中傳輸，避免了電磁干擾，同時，光電轉換模塊3只受到通過光纖傳輸來的分束采樣光的照射，避免了誤觸發，利于雷達數據的反演。
[0051]所述光電轉換模塊3將光纖傳輸來的激光轉換成電流信號傳輸給觸發信號控制豐旲塊4 ；
[0052]作為優選，所述光電轉換模塊為光電二極管。
[0053]所述觸發信號控制模塊4根據所述電流信號生成信號采集同步觸發信號。
[0054]進一步，所述觸發信號控制模塊包括信號觸發器。
[0055]作為優選，所述信號觸發器為單穩態觸發器。
[0056]進一步，所述觸發信號控制模塊還包括脈沖寬度調節件，用于調節觸發信號的脈沖寬度。
[0057]所述脈沖寬度調節件包括電位器和與信號觸發器相連的電阻或電容，通過調節電位器，實現與信號觸發器相連的電阻或電容數值的調節，從而調整信號觸發器所處電路中的電流信號，從而調節脈沖寬度。
[0058]優選的，電位器41設置在觸發信號控制模塊外殼上。
[0059]通過電位器41進行觸發信號脈沖寬度的調節，使得無需拆開觸發信號控制模塊即可實現脈沖寬度的調節，調節方式簡單，通過調節合理的脈沖寬度，使觸發信號更穩定。觸發信號的脈沖寬度可以直接通過外部的電位器在激光的出光周期中隨意調節，滿足多種激光雷達信號采集系統的要求。
[0060]通過光纖傳輸,使從激光出光到輸出觸發信號的延時時間短，延時時間中的信號路徑長度小于激光雷達的探測盲區。
[0061]觸發信號控制模塊將電流信號處理生成觸發信號由觸發信號輸出接頭輸出，并通過觸發信號線42傳輸至數據采集卡。
[0062]由于數據采集卡一般與激光器相隔甚遠，采用本發明的同步觸發采樣裝置，使用光纖進行光信號的長距離傳輸，光電轉換模塊和觸發信號控制模塊及與觸發信號控制模塊相連用于傳輸觸發信號的觸發信號線均可設置在數據采集卡附近，采用較短的觸發信號線即可將觸發信號傳輸給數據采集卡。將傳統的受限于電磁干擾的電信號傳輸轉換成不受電磁干擾的光信號傳輸，解決了數據采集卡與激光器遠距離的限制，使得觸發信號同步性好、穩定性高。
[0063]本實施例還提供了一種激光雷達信號采集同步觸發方法，包括以下步驟:
[0064]A、采用本實施例所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置；
[0065]調節并固定分束模塊；
[0066]旋松調節件13對分束器11的角度和高度進行調整，以確保被分束器分束后的光信號通過光纖輸出至光電轉換模塊時最強，再旋緊調節件13，對已調整好位置的分束器11進行固定；底座12固定在與激光器同軸的光學平板上；
[0067]B、激光器發出的激光經過分束模塊分束后被光纖2接收，光纖將分束后的激光傳輸至光電轉換模塊3 ；
[0068]C、所述光電轉換模塊3將光纖2傳輸來的激光轉換成電流信號，并將所述電流信號傳輸給觸發信號控制模塊4 ；
[0069]D、所述觸發信號控制模塊4根據所述電流信號生成信號采集同步觸發信號；
[0070]通過調節電位器實現觸發信號脈沖寬度的調節。
[0071]本發明的激光雷達信號采集同步觸發裝置及方法，可以應用于采用激光雷達進行探測的領域，包括但不限于氣溶膠領域。
[0072]上述實施方式不應理解為對本發明保護范圍的限制。本發明的關鍵是:采用不受電磁干擾的光信號傳輸，使觸發信號通過同步性及穩定性好。在不脫離本發明精神的情況下，對本發明做出的任何形式的改變均應落入本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種激光雷達信號采集同步觸發裝置，包括激光器，其特征在于:所述觸發裝置還包括: 分束模塊，所述分束模塊將激光器發出的激光進行分束； 光纖，所述光纖接收經過分束模塊分束后的激光，并將分束后的激光傳輸至光電轉換模塊； 光電轉換模塊，所述光電轉換模塊將光纖傳輸來的激光轉換成電流信號傳輸給觸發信號控制模塊； 觸發信號控制模塊，所述觸發信號控制模塊根據所述電流信號生成信號采集同步觸發信號。
2.根據權利要求1所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置，其特征在于:所述分束模塊包括分束器和支撐所述分束器的底座，所述分束器與底座之間通過連接件相連。
3.根據權利要求2所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置，其特征在于:所述連接件使所述分束器在底座上的高度、角度可調。
4.根據權利要求3所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置，其特征在于:所述連接件為螺釘。
5.根據權利要求1所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置，其特征在于:所述光纖通過光纖接頭與光電轉換模塊相連接。
6.根據權利要求1所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置，其特征在于:所述光電轉換模塊為光電二極管。
7.根據權利要求1所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置，其特征在于:所述觸發信號控制模塊包括信號觸發器。
8.根據權利要求7所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置，其特征在于:所述信號觸發器為單穩態觸發器。
9.根據權利要求7所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置，其特征在于:所述觸發信號控制模塊還包括脈沖寬度調節件，用于調節觸發信號的脈沖寬度。
10.一種激光雷達信號采集同步觸發方法，包括以下步驟: A、采用權利要求1?9任一所述的激光雷達信號采集同步觸發裝置； 調節并固定分束模塊； B、激光器發出的激光經過分束模塊分束后被光纖接收，光纖將分束后的激光傳輸至光電轉換模塊 C、所述光電轉換模塊將光纖傳輸來的激光轉換成電流信號，并將所述電流信號傳輸給觸發信號控制模塊； D、所述觸發信號控制模塊根據所述電流信號生成信號采集同步觸發信號。
【文檔編號】G01S17/95GK103809165SQ201410075955
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2014年3月4日
【發明者】張毅, 萬學平, 楊洪武, 宋炳超, 吳瞻逸, 于會 申請人:無錫中科光電技術有限公司