專利名稱：一種轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法，與高重復(fù)頻率高精度轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置配套使用，在脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中控制脈沖激光器的發(fā)射時(shí)序和光電探測(cè)器的曝光時(shí)序。
背景技術(shù)：
激光雷達(dá)系統(tǒng)、激光測(cè)距系統(tǒng)、空間激光通訊系統(tǒng)、采用人造導(dǎo)星的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)等，都可以看作是脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)。其工作體制都是先發(fā)射一個(gè)激光脈沖，延遲一定時(shí)間后用光電探測(cè)器接收從目標(biāo)處返回的光信號(hào)，從回光信號(hào)中獲取有效信息。在這類光電系統(tǒng)中，普遍采用像增強(qiáng)器、光電倍增管等高靈敏度的光電探測(cè)器件。由于脈沖激光發(fā)射時(shí)的各種雜散光和近距離內(nèi)的大氣后向散射光可能使這類高靈敏度器件不能正常工作或損壞，所以需要采用機(jī)械快門裝置對(duì)這類高靈敏度器件的光敏面進(jìn)行有效保護(hù)。有些種類的光電探測(cè)器自帶電子快門，能對(duì)內(nèi)部的電路和部件提供保護(hù)，但其暴露在外的光敏面在強(qiáng)雜散光的輻照下容易損壞，仍然需要用機(jī)械快門對(duì)其進(jìn)行徹底保護(hù)。機(jī)械快門裝置的開關(guān)門時(shí)序必須與脈沖激光器的發(fā)射時(shí)序、光電探測(cè)器的曝光時(shí)序精確同步，否則起不到保護(hù)作用。由于光速很快，從150米距離來(lái)回只需要約1微秒時(shí)間。在有些應(yīng)用場(chǎng)合，例如在采用人造導(dǎo)星的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中，要求機(jī)械快門裝置的重復(fù)頻率高達(dá)幾百上千赫茲，而同步時(shí)間控制精度要求達(dá)到微秒級(jí)。
轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門可以達(dá)到很高的開關(guān)重復(fù)頻率，但其時(shí)間設(shè)置精度取決于快門裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)和采用的同步時(shí)序控制方法，要在技術(shù)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)高重復(fù)頻率和高同步時(shí)間設(shè)置精度非常困難。檢索國(guó)內(nèi)外科技論文和專利文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，王靜江在1981年出版的《光學(xué)工程》第4期第12-17頁(yè)的“高精度旋轉(zhuǎn)快門設(shè)計(jì)”一文中，公布了一種轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置，該裝置上用電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)齒輪組，利用齒輪使多組葉片同時(shí)工作，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，與之配套的同步時(shí)序控制方法由張秉華在1981年出版的《光學(xué)工程》第2期第1-9頁(yè)的“高精度同步控制的鎖相伺服系統(tǒng)”一文中公布，在這種同步時(shí)序控制方法中，同步基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)自于外部信號(hào)源，將機(jī)械快門裝置與這個(gè)外部基準(zhǔn)信號(hào)同步。由于機(jī)械快門裝置的慣性較大，對(duì)外部同步觸發(fā)信號(hào)的反應(yīng)較慢，必須采用脈沖同步鎖相控制這種非常復(fù)雜的技術(shù)手段。即使這樣，只能做到最快曝光時(shí)間1/120秒，與外部基準(zhǔn)信號(hào)的同步精度±20微秒。由于技術(shù)上的限制，這種外觸發(fā)同步控制方式很難達(dá)到更高的重復(fù)頻率和同步時(shí)間控制精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法，這種方法與高重復(fù)頻率高精度轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置配套使用，在脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中有效地控制脈沖激光器的發(fā)射時(shí)序和光電探測(cè)器的曝光時(shí)序，以達(dá)到高精度同步時(shí)間控制。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法，與高重復(fù)頻率高精度轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置配套使用，在脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中控制脈沖激光器的發(fā)射時(shí)序和光電探測(cè)器的曝光時(shí)序，其特征在于包括下列步驟(1)采用內(nèi)觸發(fā)同步時(shí)序控制方式，即利用轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置上自帶的光電開關(guān)實(shí)際測(cè)量轉(zhuǎn)盤上通光孔開關(guān)門信號(hào)，作為控制脈沖激光器發(fā)射時(shí)序和光電探測(cè)器曝光時(shí)序的同步定位基準(zhǔn)信號(hào)；(2)再利用轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置上自帶的可移動(dòng)光電二極管配合光電開關(guān)，對(duì)系統(tǒng)自身的時(shí)間延遲Δt0，即轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置對(duì)實(shí)際入射光束的開門時(shí)刻相對(duì)與所述的定位基準(zhǔn)信號(hào)的時(shí)間延遲Δt1進(jìn)行實(shí)際精確標(biāo)定，并作為同步時(shí)序控制的一個(gè)重要參數(shù)；(3)根據(jù)實(shí)測(cè)時(shí)間延遲Δt0的大小，以及給定的希望時(shí)間延遲，即光電探測(cè)器曝光的時(shí)刻相對(duì)于脈沖激光發(fā)射時(shí)刻的時(shí)間延遲Δt2的大小，來(lái)計(jì)算脈沖激光發(fā)射時(shí)刻相對(duì)于所述同步定位基準(zhǔn)信號(hào)的時(shí)間延遲Δt1的大??；(4)根據(jù)邏輯判斷方法確定脈沖激光器的觸發(fā)狀態(tài)，即在每次發(fā)射脈沖激光前檢查轉(zhuǎn)盤的開門狀態(tài)，將脈沖激光觸發(fā)信號(hào)與機(jī)械快門開門信號(hào)的反相信號(hào)進(jìn)行邏輯與操作，將邏輯與后的輸出作為新的脈沖激光觸發(fā)信號(hào)，保證脈沖激光發(fā)射時(shí)機(jī)械快門處于關(guān)斷狀態(tài)。
將上述方法應(yīng)用于脈沖激光發(fā)射同步接收系統(tǒng)，該系統(tǒng)由待探測(cè)目標(biāo)、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、分光鏡、脈沖激光器、轉(zhuǎn)盤機(jī)械快門裝置、成像光學(xué)系統(tǒng)和光電探測(cè)器組成，脈沖激光器發(fā)出的激光束通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)傳輸?shù)酱綔y(cè)目標(biāo)上后沿原光路返回，返回光信號(hào)經(jīng)過同樣的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)和成像光學(xué)系統(tǒng)后被光電探測(cè)器接收，發(fā)射光束和返回光束通過分光鏡共用望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，轉(zhuǎn)盤機(jī)械快門裝置放置在望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，使轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置的開關(guān)門時(shí)序與脈沖激光器的發(fā)射時(shí)序和光電探測(cè)器的曝光時(shí)序協(xié)調(diào)同步，保護(hù)光電探測(cè)器免受脈沖激光器發(fā)射時(shí)的各種雜散回光干擾。
本發(fā)明所提供的轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法，其同步時(shí)序控制電路簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，同步時(shí)序控制的精度決定于配套使用的轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置的時(shí)間設(shè)置精度。該同步時(shí)序控制方法與一種高重復(fù)頻率高精度轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置配套使用，同步時(shí)序控制的重復(fù)頻率可以達(dá)到上千赫茲，同步時(shí)間控制精度可以達(dá)到微秒級(jí)。這種轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法可以用于激光雷達(dá)、激光測(cè)距、空間激光通訊、自適應(yīng)光學(xué)中的激光人造導(dǎo)星等應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)在于(1)采用內(nèi)觸發(fā)同步控制方式，即利用轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置上自備的光電開關(guān)實(shí)際測(cè)量的轉(zhuǎn)盤上通光孔的開關(guān)門信號(hào)作為同步基準(zhǔn)信號(hào)，同步控制脈沖激光器的發(fā)射時(shí)序和光電探測(cè)器的曝光時(shí)序；(2)同步時(shí)序控制的一個(gè)重要參數(shù)，即機(jī)械快門裝置對(duì)實(shí)際入射光束的開門時(shí)刻相對(duì)與定位基準(zhǔn)信號(hào)的時(shí)間延遲，可以用機(jī)械快門裝置上自帶的可移動(dòng)光電二極管配合光電開關(guān)實(shí)際精確標(biāo)定；(3)對(duì)脈沖激光的觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)性邏輯判斷，保證脈沖激光發(fā)射時(shí)機(jī)械快門處于關(guān)斷狀態(tài)；(4)由于內(nèi)觸發(fā)同步控制方式是用機(jī)械裝置去同步電子器件，不需要外觸發(fā)同步控制時(shí)那種復(fù)雜的鎖相同步控制電路，其同步時(shí)序控制電路容易實(shí)現(xiàn)；(5)該同步時(shí)序控制方法與高重復(fù)頻率高精度轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置配套使用，同步時(shí)序控制的重復(fù)頻率可以達(dá)到上千赫茲，同步時(shí)間控制精度可以達(dá)到微秒級(jí)。


圖1為本發(fā)明在脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為與本發(fā)明配套使用的高重復(fù)頻率高精度轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制示意圖(有效回光時(shí)間延遲小于一個(gè)快門周期)；圖4為脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制示意圖(有效回光時(shí)間延遲大于一個(gè)快門周期)。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示為本發(fā)明在一個(gè)脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)由待探測(cè)目標(biāo)1、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2、分光鏡3、脈沖激光器4、轉(zhuǎn)盤機(jī)械快門裝置5、成像光學(xué)系統(tǒng)6和光電探測(cè)器7組成。脈沖激光器4發(fā)出的激光束通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2傳輸?shù)酱綔y(cè)目標(biāo)1上后沿原光路返回，返回光信號(hào)經(jīng)過同樣的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2和成像光學(xué)系統(tǒng)6后被光電探測(cè)器7接收，發(fā)射光束和返回光束通過分光鏡3共用望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2，轉(zhuǎn)盤機(jī)械快門裝置5放置在望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2的焦點(diǎn)位置。
通常脈沖激光器4由外部脈沖信號(hào)觸發(fā)，光電探測(cè)器7內(nèi)部的電子快門也可以受外部脈沖信號(hào)控制，而本發(fā)明同步時(shí)序控制方法的主要內(nèi)容是根據(jù)轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置5的工作時(shí)序確定脈沖激光器4的出光時(shí)間以及光電探測(cè)器7的曝光時(shí)間，保護(hù)光電探測(cè)器7免受脈沖激光發(fā)射時(shí)的各種雜散光影響，并對(duì)脈沖激光器4和光電探測(cè)器7的工作時(shí)序進(jìn)行同步控制。
如圖2所示為與本發(fā)明配套使用的轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。一個(gè)存在若干軸對(duì)稱開孔的不透光薄圓盤8通過反螺紋的緊定螺母9和軸套10直接固定在高速電機(jī)11的軸頭上，高速電機(jī)11和光電開關(guān)13固定在底座12上，在信號(hào)光束穿過轉(zhuǎn)盤的后面位置安裝一個(gè)高響應(yīng)速度光電二極管15，光電二極管1 5安裝在一個(gè)可以自由放入光路或拿開的懸臂14上。
下面結(jié)合圖2介紹本發(fā)明同步時(shí)序控制方法的具體實(shí)現(xiàn)過程(1)首先利用轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置上自備的光電開關(guān)13實(shí)際測(cè)量的轉(zhuǎn)盤9上各通光孔的開門信號(hào)作為時(shí)序控制的同步基準(zhǔn)；(2)在機(jī)械快門安裝調(diào)試完成后，正式工作之前，用一個(gè)與待測(cè)量的脈沖回光信號(hào)同軸、光束口徑相同的連續(xù)光源代替工作時(shí)的脈沖回光信號(hào)，將高速光電二極管15通過懸臂14放入光路中。當(dāng)整個(gè)機(jī)械快門以設(shè)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)后，光電二極管15上應(yīng)能隨著入射信號(hào)光的通-斷-通產(chǎn)生相應(yīng)的高-低-高電平的周期信號(hào)。利用示波器等儀器精確測(cè)量從光電開關(guān)13信號(hào)上升沿到光電二極管15收到通光孔完全開通信號(hào)的時(shí)間間隔，記為Δt0，測(cè)量完成后將替代連續(xù)光源移開，將高速光電二極管15通過懸臂14移出光路，機(jī)械快門自身的時(shí)間延遲Δt0是同步時(shí)序控制的一個(gè)重要參數(shù)；(3)根據(jù)實(shí)測(cè)參數(shù)Δt0的大小，以及給定的希望時(shí)間延遲，即光電探測(cè)器曝光的時(shí)刻相對(duì)于脈沖激光發(fā)射時(shí)刻的時(shí)間延遲Δt2的大小，計(jì)算出脈沖激光器的出光時(shí)刻相對(duì)于同步定位基準(zhǔn)信號(hào)的時(shí)間延遲Δt1。具體計(jì)算方法將在后面結(jié)合附圖3和附圖4介紹。
(4)以機(jī)械快門裝置上光電開關(guān)13產(chǎn)生的周期信號(hào)上升沿為基準(zhǔn)，延遲時(shí)間Δt1后觸發(fā)脈沖激光，保證間隔Δt2后希望接收的脈沖回光信號(hào)正好落在機(jī)械開關(guān)的開門周期內(nèi)。在脈沖激光發(fā)射前還需要對(duì)脈沖激光器的觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行最終邏輯判斷。(具體判斷方法將在后面結(jié)合附圖4詳細(xì)介紹)(5)如果所使用的光電探測(cè)器自帶電子快門，就產(chǎn)生一個(gè)與機(jī)械快門同步的窄幅脈沖信號(hào)，在機(jī)械開關(guān)的開門周期內(nèi)進(jìn)一步控制光電探測(cè)器的曝光時(shí)間，達(dá)到更高的曝光時(shí)間設(shè)置精度。這時(shí)機(jī)械開關(guān)的主要作用是抑制雜光、保護(hù)光電探測(cè)器的光敏面。
(6)重復(fù)步驟(3)、(4)、(5)，使轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置和脈沖激光器、光電探測(cè)器協(xié)調(diào)同步地連續(xù)工作。
轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置的重復(fù)頻率可達(dá)上千赫茲，與此對(duì)應(yīng)，快門周期T不足一個(gè)毫秒。脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中，希望回光時(shí)間延遲Δt2的大小取決于實(shí)際應(yīng)用需要。例如在自適應(yīng)光學(xué)的人造激光導(dǎo)星中，回光距離幾公里到十幾公里，對(duì)應(yīng)的回光時(shí)間延遲Δt2僅幾十微秒，小于一個(gè)快門周期T。又比如激光雷達(dá)系統(tǒng)的探測(cè)距離可達(dá)幾千公里，對(duì)應(yīng)的回光時(shí)間延遲Δt2可達(dá)幾十毫秒以上，遠(yuǎn)大于一個(gè)快門周期。這兩種情況需要分別對(duì)待。
如圖3所示，在有效回光時(shí)間延遲Δt2小于一個(gè)快門周期T的情況下，如果已經(jīng)測(cè)量出時(shí)間延遲Δt0，只需要設(shè)置時(shí)間延遲Δt1＝Δt0-Δt2，即可以保證在快門完全開通時(shí)段只接受希望的回光信號(hào)，而其他時(shí)段快門處于完全關(guān)斷狀態(tài)，對(duì)后面的光電探測(cè)器提供徹底保護(hù)。機(jī)械快門的開關(guān)與脈沖激光發(fā)射、回光信號(hào)接收同步有序地進(jìn)行。
如圖4所示，在有效回光時(shí)間延遲Δt2遠(yuǎn)大于一個(gè)快門周期T的情況下，將Δt2分解為Δt2＝n×T+Δt2′，其中n為整數(shù)，Δt2′＜T，那么設(shè)置時(shí)間延遲Δt1＝Δt0-Δt2′，可以保證希望接受的信號(hào)落在機(jī)械快門的開門時(shí)間段內(nèi)。注意n＝0就是希望時(shí)間延遲Δt2小于一個(gè)快門周期的情況，說(shuō)明圖3只是圖4的一個(gè)特例。
當(dāng)希望時(shí)間延遲Δt2大于一個(gè)快門周期時(shí)可能會(huì)存在這樣一種情況，即在需要發(fā)射脈沖激光的時(shí)刻，也是需要接收回光的時(shí)刻。如果這時(shí)機(jī)械快門處在打開狀態(tài)，就會(huì)對(duì)探測(cè)器失去保護(hù)作用。避免這種情況的方法是每次根據(jù)轉(zhuǎn)盤的開門狀態(tài)確定脈沖激光的觸發(fā)狀態(tài)，將脈沖激光要求觸發(fā)信號(hào)與機(jī)械快門開門信號(hào)的反相信號(hào)進(jìn)行邏輯與操作，將邏輯與后的輸出作為新的脈沖激光觸發(fā)信號(hào)。如果機(jī)械快門正在打開，其開門信號(hào)的反相信號(hào)為非，則無(wú)論輸入的要求激光觸發(fā)信號(hào)是否有效，實(shí)際的脈沖激光觸發(fā)信號(hào)為非，使光電探測(cè)器得到保護(hù)；如果機(jī)械快門處在關(guān)斷狀態(tài)，其開門信號(hào)的反相信號(hào)為真，則脈沖激光可以正常觸發(fā)。經(jīng)邏輯判斷后脈沖激光器的實(shí)際觸發(fā)狀態(tài)如下表所列。

加入這樣的邏輯判斷后，在某些工作時(shí)段激光器將不出光，這部分工作時(shí)段稱為“死區(qū)”，死區(qū)時(shí)段只占全部工作時(shí)段的很小一部分。例如在一個(gè)機(jī)械快門裝置中，電機(jī)轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/秒，轉(zhuǎn)盤開4個(gè)孔，回光光束到轉(zhuǎn)盤中心距離60毫米，快門重復(fù)頻率＝300×4＝1200赫茲，快門周期＝1/1200＝833微秒。如果希望接收的有效回光脈沖寬度20微秒，在快門轉(zhuǎn)盤上的回光光束直徑1毫米，則快門開啟關(guān)斷的過渡時(shí)間＝1/(2π×300×60)＝8.84微秒，轉(zhuǎn)盤開孔部分相對(duì)轉(zhuǎn)盤軸心的張角＝(8.84+20)×1e-6×300×360＝3.1度，保留一定的動(dòng)態(tài)范圍，設(shè)計(jì)開孔張角3.6度，對(duì)應(yīng)開通時(shí)間為33.3微秒，相應(yīng)的關(guān)斷弧段為86.4°，關(guān)斷時(shí)間為800微秒。假設(shè)Δt0＝T，Δt1＝0，那么只有在Δt2＝0～33.3微秒、T～T+33.3微秒、2T～2T+33.3微秒……這些時(shí)段無(wú)效，其余時(shí)段均可正常出光和接收回光，即死區(qū)時(shí)段只占全部時(shí)段的4％。這種影響在絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合是可以接收的。
以下簡(jiǎn)單分析本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法的同步時(shí)間設(shè)置精度。由于這種同步時(shí)序控制方法采用內(nèi)觸發(fā)同步方式，即以轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置上自帶的光電開關(guān)實(shí)際測(cè)量的轉(zhuǎn)盤開關(guān)門信號(hào)作為同步定位基準(zhǔn)；并且同步時(shí)序控制中的一個(gè)重要參數(shù)，即機(jī)械快門裝置對(duì)實(shí)際入射光束的開門時(shí)刻相對(duì)定位基準(zhǔn)信號(hào)的時(shí)間延遲，也可以用機(jī)械快門裝置上自帶的可移動(dòng)光電二極管配合光電開關(guān)實(shí)際精確標(biāo)定，所以本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法的精度主要決定于配套使用的轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置自身的時(shí)間設(shè)置精度，其他因素如時(shí)序控制電子電路部分的時(shí)間延遲設(shè)置誤差都可以忽略不計(jì)。按照本發(fā)明提供的同步時(shí)序控制方法，轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門的同步時(shí)間設(shè)置精度可以達(dá)到微秒級(jí)的高精度。
以上的機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法中，涉及到脈沖信號(hào)發(fā)生、可變時(shí)間延遲、邏輯判斷等信號(hào)處理方法，都是信號(hào)處理技術(shù)中的一些最基本最簡(jiǎn)單的常規(guī)方法，利用電子電路技術(shù)手段很容易實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法及其應(yīng)用，與高重復(fù)頻率高精度轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置配套使用，在脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中控制脈沖激光器的發(fā)射時(shí)序和光電探測(cè)器的曝光時(shí)序，其特征在于包括下列步驟(1)采用內(nèi)觸發(fā)同步時(shí)序控制方式，即利用轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置上自帶的光電開關(guān)實(shí)際測(cè)量轉(zhuǎn)盤上通光孔開關(guān)門信號(hào)，作為控制脈沖激光器發(fā)射時(shí)序和光電探測(cè)器曝光時(shí)序的同步定位基準(zhǔn)信號(hào)；(2)再利用轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置上自帶的可移動(dòng)光電二極管配合光電開關(guān)，對(duì)系統(tǒng)自身的時(shí)間延遲Δt0，即轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置對(duì)實(shí)際入射光束的開門時(shí)刻相對(duì)與所述的定位基準(zhǔn)信號(hào)的時(shí)間延遲Δt1進(jìn)行實(shí)際精確標(biāo)定，并作為同步時(shí)序控制的一個(gè)重要參數(shù)；(3)根據(jù)實(shí)測(cè)時(shí)間延遲Δt0的大小，以及給定的希望時(shí)間延遲，即光電探測(cè)器曝光的時(shí)刻相對(duì)于脈沖激光發(fā)射時(shí)刻的時(shí)間延遲Δt2的大小，來(lái)計(jì)算脈沖激光發(fā)射時(shí)刻相對(duì)于所述同步定位基準(zhǔn)信號(hào)的時(shí)間延遲Δt1的大小；(4)根據(jù)邏輯判斷方法確定脈沖激光器的觸發(fā)狀態(tài)，即在每次發(fā)射脈沖激光前檢查轉(zhuǎn)盤的開門狀態(tài)，將脈沖激光觸發(fā)信號(hào)與機(jī)械快門開門信號(hào)的反相信號(hào)進(jìn)行邏輯與操作，將邏輯與后的輸出作為新的脈沖激光觸發(fā)信號(hào)，保證脈沖激光發(fā)射時(shí)機(jī)械快門處于關(guān)斷狀態(tài)。
2.采用權(quán)利要求1所述方法及其應(yīng)用的脈沖激光發(fā)射同步接收系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由待探測(cè)目標(biāo)、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、分光鏡、脈沖激光器、轉(zhuǎn)盤機(jī)械快門裝置、成像光學(xué)系統(tǒng)和光電探測(cè)器組成，脈沖激光器發(fā)出的激光束通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)傳輸?shù)酱綔y(cè)目標(biāo)上后沿原光路返回，返回光信號(hào)經(jīng)過同樣的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)和成像光學(xué)系統(tǒng)后被光電探測(cè)器接收，發(fā)射光束和返回光束通過分光鏡共用望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，轉(zhuǎn)盤機(jī)械快門裝置放置在望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門同步時(shí)序控制方法及其應(yīng)用，在脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中控制脈沖激光器的發(fā)射時(shí)序和光電探測(cè)器的曝光時(shí)序，它采用內(nèi)觸發(fā)同步時(shí)序控制方式，即利用轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門裝置上自備的光電開關(guān)信號(hào)作為同步基準(zhǔn)信號(hào)，并利用該轉(zhuǎn)盤式機(jī)械快門上自備的可移動(dòng)光電二極管精確測(cè)量實(shí)際入射光束的開門時(shí)間與同步基準(zhǔn)信號(hào)間的時(shí)間延遲，然后確定脈沖激光觸發(fā)的時(shí)刻，及確定脈沖激光的觸發(fā)狀態(tài)。本發(fā)明在脈沖激光發(fā)射同步接收光電系統(tǒng)中有效屏蔽脈沖激光發(fā)射時(shí)的各種近程雜散回光對(duì)高靈敏度光電探測(cè)器的干擾，并準(zhǔn)確接收希望時(shí)間段內(nèi)的有效回光信號(hào)。本發(fā)明簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，可用于激光雷達(dá)、激光測(cè)距、空間激光通訊、自適應(yīng)光學(xué)中的激光人造導(dǎo)星等應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01D5/26GK1570570SQ0314954
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日
發(fā)明者李新陽(yáng), 王春鴻, 鮮浩, 李梅, 李明全, 任紹恒, 周璐春, 王曉云 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所