專利名稱：脈沖激光能量測(cè)量裝置和脈沖激光能量測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光能量測(cè)量技術(shù)，特別涉及一種脈沖激光能量測(cè)量裝置和脈沖激光能量測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
脈沖激光包括一系列離散的激光能量脈沖，對(duì)于KHz重復(fù)頻率、納秒級(jí)的脈沖激光很難直接測(cè)出單個(gè)脈沖的激光能量?，F(xiàn)有的脈沖激光能量測(cè)量裝置，采用測(cè)量裝置分別測(cè)量激光輸出平均功率和脈沖頻率，然后通過公式E = P平均XT(其中，E為脈沖能量、P平均為平均功率、T為脈沖周期)計(jì)算得出單脈沖能量測(cè)量裝置和測(cè)量方法?，F(xiàn)有的測(cè)量裝置需要多臺(tái)測(cè)試儀器組成測(cè)量裝置，測(cè)量裝置繁雜，誤差因素多，在測(cè)量高重復(fù)頻率、窄脈沖的脈沖激光時(shí)，難以保證測(cè) 量精度。另外也有采用運(yùn)算放大器組成的積分電路進(jìn)行積分來測(cè)量脈沖激光能量的方法，這種方法對(duì)運(yùn)算放大器要求高，電路峰值保持和清零狀態(tài)之間切換時(shí)難以平衡靜態(tài)工作點(diǎn)，導(dǎo)致測(cè)量誤差大，也很難精確測(cè)量出高重復(fù)頻率、窄脈沖激光的單脈沖激光能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種脈沖激光能量測(cè)量裝置和脈沖激光能量測(cè)量方法，以提高測(cè)量單脈沖激光能量的精度。本發(fā)明提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置，包括光探測(cè)器，用于將脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)；積分電容，與所述光探測(cè)器串聯(lián)，用于積累光探測(cè)器輸出的電流信號(hào)中的電荷并輸出脈沖電壓信號(hào)；峰值保持電阻，與所述積分電容并聯(lián)，用于將所述脈沖電壓信號(hào)的峰值保持設(shè)定時(shí)間；運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的第一輸入端與所述積分電容的輸出端相連，用于根據(jù)所述脈沖電壓信號(hào)的峰值保持時(shí)間和設(shè)定的放大倍數(shù)輸出相應(yīng)寬度和幅值的脈沖電壓信號(hào)；平衡電阻，與所述運(yùn)算放大器的第二輸入端相連，用于使所述運(yùn)算放大器的第一端輸入端的電壓和第二輸入端的電壓保持靜態(tài)平衡。本發(fā)明還提供了一種脈沖激光能量測(cè)量方法，包括步驟I、采用光探測(cè)器將脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)步驟2、采用積分電容積累輸出的脈沖激光的電流信號(hào)中的電荷，并輸出脈沖電壓信號(hào)，且通過峰值保持電阻將所述脈沖電壓信號(hào)的峰值保持設(shè)定時(shí)間；步驟3、運(yùn)算放大器根據(jù)所述脈沖電壓信號(hào)的峰值保持時(shí)間和設(shè)定的放大倍數(shù)輸出相應(yīng)寬度和幅值的脈沖電壓信號(hào)。
本發(fā)明提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置和脈沖激光能量測(cè)量方法通過積分電容對(duì)脈沖激光電流信號(hào)中的電荷進(jìn)行積累實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的直接積分，實(shí)現(xiàn)脈沖激光信號(hào)向?qū)捗}沖電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換，該積分過程不需要設(shè)置復(fù)雜的電路，設(shè)計(jì)巧妙，轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，因此可靠性高，使采集到的脈沖電壓峰值更加精確，通過換算后即可得到更加精確的單脈沖激光能量。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例所提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置部分電路原理圖；圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置部分電路原理圖；圖3為本發(fā)明又一實(shí)施例所提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置的方框圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的脈沖激光能量測(cè)量方法的流程圖。附圖標(biāo)記G-光探測(cè)器；Cl-光探測(cè)器中電容； C2-積分電容；Rl-峰值保持電阻； R2-平衡電阻；A-運(yùn)算放大器；R3-第一電阻；R4-第二電阻；Ql-第一開關(guān)；Q2-第二開關(guān)；11-模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；12-運(yùn)算控制模塊；13-顯示模塊。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(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)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(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)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種脈沖激光能量測(cè)量裝置，用于將脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖電壓信號(hào)，以利用該脈沖電壓信號(hào)得到脈沖激光能量。圖I為本發(fā)明實(shí)施例所提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置的部分電路原理圖，如圖I所示，該脈沖激光能量測(cè)量裝置包括光探測(cè)器G、積分電容C2、峰值保持電阻R1、運(yùn)算放大器A和平衡電阻R2。通過光探測(cè)器將脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，光電探測(cè)器用于接收被測(cè)激光光源發(fā)出的脈沖激光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。積分電容與光探測(cè)器串聯(lián)，以將光探測(cè)器輸出的脈沖激光的電流信號(hào)進(jìn)行積分并輸出脈沖電壓信號(hào)。對(duì)于積分電容的電容值的大小根據(jù)峰值保持時(shí)間和將積分電容放電所需的時(shí)間綜合考量進(jìn)行選擇，由于峰值保持時(shí)間越長所需的電容值越大，而電容值越大放電時(shí)間越長，因此應(yīng)綜合上述的兩個(gè)因素進(jìn)行選擇，即保證使峰值平頂下掉在允許范圍之內(nèi)，并使積分電容的放電時(shí)間在合理范圍之內(nèi)，不影響下一脈沖的采集。峰值保持電阻Rl與積分電容C2并聯(lián)，用于將脈沖電壓信號(hào)的峰值保持設(shè)定時(shí)間。由于脈沖電壓的脈沖寬度通常很窄，因此，脈沖電壓的峰值很難采集，需要通過峰值保持電阻將脈沖電壓的峰值保持設(shè)定時(shí)間，使脈沖電壓的脈沖寬度展寬到一定寬度，以輸出脈沖寬度較寬的電壓信號(hào)，此后可通過采集裝置采集脈沖電壓的峰值，因此該設(shè)定時(shí)間為自輸出該脈沖電壓信號(hào)至完成脈沖電壓峰值采集的間隔時(shí)間，與采集裝置的處理速度相關(guān)，通常為幾個(gè)毫秒?？赏ㄟ^反復(fù)試驗(yàn)及計(jì)算設(shè)置合適的峰值保持電阻阻值的大小以將脈沖電壓的峰值保持設(shè)定時(shí)間，使脈沖電壓的脈沖寬度展寬到一定寬度。運(yùn)算放大器A的第一輸入端I與積分電容C2的輸出端相連,用于根據(jù)脈沖電壓信號(hào)的峰值保持時(shí)間和設(shè)定的放大倍數(shù)輸出相應(yīng)寬度和幅值的脈沖電壓信號(hào)?？赏ㄟ^運(yùn)算放大器A的輸出端3輸出脈沖電壓信號(hào)。經(jīng)過峰值保持電阻將脈沖電壓信號(hào)的峰值保持一定時(shí)間后，運(yùn)算放大器根據(jù)峰值保持的時(shí)間輸出相應(yīng)寬度的脈沖電壓信號(hào)，峰值保持時(shí)間越長，脈沖電壓信號(hào)的脈沖寬度越寬。并且設(shè)置合適的放大倍數(shù)，以對(duì)脈沖電壓信號(hào)的幅值進(jìn)行放大，便于后續(xù)對(duì)電壓峰值進(jìn)行米集?？筛鶕?jù)需要選擇合適型號(hào)的運(yùn)算放大器，并設(shè)定放大倍數(shù)，該設(shè)定的放大倍數(shù)可 以是十倍、一百倍等，通常為整數(shù)倍，該放大倍數(shù)的設(shè)定是經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)得到的，與脈沖激光的強(qiáng)度相關(guān)，通常脈沖激光的強(qiáng)度越大，脈沖電壓信號(hào)的峰值越大，此時(shí)可設(shè)定較小的放大倍數(shù)，不限于本實(shí)施的限定，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定。該運(yùn)算放大器優(yōu)選的是采用儀用放大器，儀用放大器具有高輸入阻抗，由于儀用放大器與峰值保持電阻相連后構(gòu)成與峰值保持電阻的并聯(lián)電阻，因此為防止積分電容上電荷的泄放，采用高輸入阻抗的儀用放大器，同時(shí)，由于儀用放大器具有高輸入阻抗，可實(shí)現(xiàn)輸入側(cè)與輸出側(cè)電路的隔尚，避免輸入側(cè)與輸出側(cè)電路互相干擾。平衡電阻R2與運(yùn)算放大器A的第二輸入端2相連，用于使運(yùn)算放大器A的第一輸入端I的電壓和第二輸入端2的電壓保持靜態(tài)平衡，也就是保證在運(yùn)算放大電路沒有輸入的情況下，靜態(tài)輸出電壓保持在零點(diǎn)?？刹捎萌鐖DI所示的方式，將峰值保持電阻Rl與積分電容C2并聯(lián)后接地，平衡電阻R2的一端與運(yùn)算放大器的第二輸入端2相連，另一端接地，因此，運(yùn)算放大器A的第一輸入端I的電壓即為峰值保持電阻Rl相對(duì)于地的電壓，運(yùn)算放大器A的第二輸入端2的電壓即為平衡電阻R2相對(duì)于地的電壓，可將平衡電阻R2的阻值設(shè)置成與峰值保持電阻Rl的電阻值接近的電阻值，即可使運(yùn)算放大器兩輸入端的電壓保持靜態(tài)平衡。也可設(shè)置一電壓參考點(diǎn)，將峰值保持電阻的一端和平衡電阻的一端分別與該電壓參考點(diǎn)相連，并使峰值保持電阻的阻值與平衡電阻的阻值接近，也可使運(yùn)算放大器第一輸入端電壓和第二輸入端電壓保持靜態(tài)平衡，并不限于本實(shí)施例圖示提供的連接方式。下面介紹該脈沖激光能量測(cè)量裝置的工作過程。光電探測(cè)器位于最前端用于接收被測(cè)激光光源發(fā)出的脈沖激光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，輸出的電流信號(hào)傳送于積分電容，由于該電流信號(hào)中包含大量電荷，通過積分電容將該電荷進(jìn)行積累，也就是對(duì)電流進(jìn)行積分，將電荷積累后輸出脈沖電壓信號(hào)，通過峰值保持電阻對(duì)積分電容輸出的脈沖電壓信號(hào)中的峰值保持設(shè)定時(shí)間，使脈沖電壓的峰值展寬到一定寬度，進(jìn)而通過運(yùn)算放大器輸出寬脈沖的脈沖電壓信號(hào)。輸出該脈沖電壓信號(hào)后可通過采集裝置采集該脈沖電壓的峰值，進(jìn)而通過換算得到脈沖激光能量值。脈沖激光能量值與脈沖電壓峰值成正比關(guān)系，其推導(dǎo)的過程如下
激光照射到光探測(cè)器上產(chǎn)生脈沖激光信號(hào)，通過光電探測(cè)器將脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。電流與激光功率的關(guān)系為I = K1*P，其中P為激光功率，Kl為將脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)的轉(zhuǎn)換系數(shù)，也就是光探測(cè)中光電管的轉(zhuǎn)換系數(shù)，I為電流。對(duì)電流的積分為/ Idt = Kl · / Pdt,又由于電荷為Q :Q = / Idt,激光能量為E :E = / Pdt,由此，得出Q = Kl. E。由于積分電容與光電探測(cè)器串聯(lián)，積分電容與光探測(cè)器中的電容構(gòu)成串聯(lián)關(guān)系，
廠10廠90O因此總電容為C C = 二二 ,總電壓為U =吳。
C10 + C20C積分電容上電壓U2為奶=^^·"7=蓋’通過以上公式可得出:172 = ·^·ΚΙ·Ε ,其中，ClO為光電探測(cè)器中電容的電容值，C20為積分電容的電容值，Ul為光電探測(cè)器中的電容上的電壓，U2為積分電容上的電壓。運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為Κ2，所以最后輸出電壓Utl為U0 =Ul = Κ\· Κ2· E ,
0C20
Tj 廠 20脈沖激光的能量為EA = -3——。
KI. Κ2對(duì)于脈沖激光而言，由于脈沖信號(hào)的脈寬很窄，通常為微秒級(jí)甚至納秒級(jí)，因此脈沖的峰值電壓可以視為輸出電壓Utl，而脈沖能量值與脈沖電壓峰值成正比。綜上所述，只要得到輸出脈沖電壓的峰值經(jīng)過簡(jiǎn)單換算即可得到脈沖激光能量值Ε，由于該脈沖電壓峰值為單脈沖激光的電壓峰值，得到的該能量值即為單脈沖激光能量。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置，通過積分電容對(duì)脈沖激光電流信號(hào)中的電荷進(jìn)行積累實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的直接積分，實(shí)現(xiàn)脈沖激光信號(hào)向?qū)捗}沖電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換，該積分過程不需要設(shè)置復(fù)雜的電路，設(shè)計(jì)巧妙，轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，因此可靠性高，使采集到的脈沖電壓峰值更加精確，通過換算后即可得到更加精確的單脈沖激光能量。并且該測(cè)量裝置所采用的光電傳感器不受響應(yīng)速度的限制，特別適用于將納秒級(jí)窄脈沖、kHz高重復(fù)頻率脈沖激光的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成寬脈沖電壓信號(hào)，并進(jìn)而獲得單脈沖激光能量。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，該脈沖激光能量測(cè)量裝置，還包括第一清零控制模塊和第二清零控制模塊。第一清零控制模塊與積分電容并聯(lián)，用于在接收到清零控制信號(hào)的狀態(tài)下對(duì)積分電容進(jìn)行放電以清除積分電容中的全部電荷。第二清零控制模塊與平衡電阻并聯(lián)，用于在接收到清零控制信號(hào)的狀態(tài)下接地。通過積分電容對(duì)一個(gè)脈沖電流中的電荷進(jìn)行積累后積分電容中積累了大量電荷，為積累下一個(gè)脈沖激光信號(hào)的電荷，需將積分電容進(jìn)行放電，以將積分電容中的電荷全部清除，此時(shí)可通過第一清零控制模塊實(shí)現(xiàn)，將清零控制模塊設(shè)置成清零狀態(tài)，使積分電容的電荷全部泄放，以進(jìn)入下一個(gè)脈沖激光測(cè)量的準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝磺辶憧刂颇K接收到清零控制信號(hào)后對(duì)積分電容進(jìn)行放電，放電完成后，峰值保持電阻兩端的電壓為零，此時(shí)運(yùn)算放大器的第一輸入端電壓為零，為使運(yùn)算放大器第二輸入端的電壓與第一輸入端電壓保持平衡，設(shè)置第二清零模塊當(dāng)接收到清零控制信號(hào)后接地，運(yùn)算放大器第二輸入端的電壓也為零，使運(yùn)算放大器兩輸入端的電壓保持靜態(tài)平衡。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，下面將通過優(yōu)選方案對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置部分電路原理圖，如圖2所示，該測(cè)量裝置中積分電容C2與光探測(cè)器中電容Cl串聯(lián)，運(yùn)算放大器至少包括第一輸 入端I、第二輸入端2和輸出端3。峰值保持電阻Rl與積分電容C2并聯(lián)后其中一端與運(yùn)算放大器A的第一輸入端I相連，另一端接地；平衡電阻R2的一端與運(yùn)算放大器A的第二輸入端2相連，另一端接地；通過運(yùn)算放大器A的輸出端3輸出脈沖電壓信號(hào)。第一清零控制模塊包括第一電阻R3和第一開關(guān)Ql,第一電阻R3和第一開關(guān)Ql串聯(lián)接地；第二清零控制模塊包括第二電阻和第二開關(guān)Q2，第二電阻R4和第二開關(guān)串聯(lián)接地。平衡電阻R2與峰值保持電阻Rl的阻值相等，第一電阻R3和第二電阻R4的阻值相等，且第一開關(guān)和第二開關(guān)均為電子開關(guān)。第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)根據(jù)接收到的清零控制信號(hào)同時(shí)動(dòng)作，該兩個(gè)電子開光接收到清零控制信號(hào)后同時(shí)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)快速關(guān)斷，接收到清零控制信號(hào)后第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)同時(shí)閉合，導(dǎo)通與地的連接，并經(jīng)過一定時(shí)間后自動(dòng)斷開與地的連接。在實(shí)際應(yīng)用中，第一電阻R3和第二電阻R4的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于峰值保持電阻Rl和平衡電阻R2的阻值，因此，當(dāng)?shù)谝浑娮鑂3中的第一開關(guān)Ql閉合后，第一電阻R3接地，積分電容C2中的電荷也通過第一電阻R3接地，對(duì)積分電容C2進(jìn)行放電，將電荷全部泄放。由于第二開關(guān)Q2與第一開關(guān)Ql同時(shí)閉合，第二電阻R4接地，此時(shí)，運(yùn)算放大器A的第一輸入端I和第二輸入端2同時(shí)接地，兩端電壓差為零，運(yùn)算放大器的兩輸入端電壓保持靜態(tài)平衡。本實(shí)施例中，通過對(duì)稱設(shè)置峰值保持電阻和平衡電阻，并對(duì)稱設(shè)置第一電阻和第二電阻，使運(yùn)算放大器的輸入端電壓保持靜態(tài)平衡。圖3為本發(fā)明又一實(shí)施例所提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置的方框圖，如圖3所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，該測(cè)量裝置還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11、運(yùn)算控制模塊12和顯不t吳塊13。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11用于將運(yùn)算放大器輸出的設(shè)定寬度的脈沖電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。運(yùn)算控制模塊12用于根據(jù)數(shù)字信號(hào)采集脈沖電壓峰值并根據(jù)設(shè)定方案得到脈沖激光能量值，且采集完成后發(fā)送清零控制信號(hào)以控制清零模塊清除積分電容中的全部電荷。運(yùn)算控制模塊根據(jù)數(shù)字信號(hào)采集脈沖電壓的峰值，通過設(shè)定方案的計(jì)算公式Tj 廠 20
ε = ;； 進(jìn)行運(yùn)算，■翻m中歡會(huì)糧it。雜熱亥嫌7中極白勺山條膝，atm青 KI. K2
零控制信號(hào)，通過清零控制信號(hào)控制清零模塊清除積分電容中的全部電荷，該清零控制信號(hào)通常為脈沖信號(hào)，清零模塊在脈沖信號(hào)的控制下清除積分電容中的全部電荷，當(dāng)然也可以是其他形式的控制信號(hào)，不限于本實(shí)施例的方式。顯示模塊13用于顯示脈沖激光能量值。上述實(shí)施例中的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可采用各種模數(shù)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)，運(yùn)算控制模塊可通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，或者通過包含相關(guān)指令程序的處理器實(shí)現(xiàn)，顯示模塊可通過各種顯示終端實(shí)現(xiàn)，例如，通過液晶或數(shù)碼管等進(jìn)行顯示。本實(shí)施例提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置的工作過程為
通過光電探測(cè)器接收被測(cè)激光光源發(fā)出的脈沖激光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，輸出的電流信號(hào)傳送于積分電容，通過積分電容將該電流中的電荷進(jìn)行積累后輸出脈沖電壓信號(hào)，通過峰值保持電阻對(duì)積分電容輸出的脈沖電壓信號(hào)中的峰值保持設(shè)定時(shí)間，使脈沖電壓的峰值展寬到一定寬度，并通過平衡電阻使運(yùn)算放大器的兩輸入端電壓平衡，進(jìn)而通過運(yùn)算放大器輸出寬脈沖的脈沖電壓信號(hào)。通過運(yùn)算放大器輸出的脈沖電壓信號(hào)為模擬信號(hào)，需通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以通過運(yùn)算控制模塊對(duì)輸出的該脈沖電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，采集脈沖電壓峰值，并通過運(yùn)算控制模塊得到單脈沖激光能量值，運(yùn)算控制模塊將得到的單脈沖激光能量值傳送給顯示模塊進(jìn)行顯示。運(yùn)算控制模塊完成對(duì)脈沖電壓信號(hào)的采集后，輸出清零控制信號(hào)控制清零控制模塊對(duì)積分電容進(jìn)行放電，清除積分電容中的全部電荷，已進(jìn)入下一個(gè)脈沖激光的測(cè)量。本實(shí)施例提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置，通過將輸出的脈沖電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并采集脈沖電壓的峰值，經(jīng)運(yùn)算后得到單脈沖激光能量值并進(jìn)行顯示，可以清楚的觀察到單脈沖激光能量。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種脈沖激光能量測(cè)量方法，該測(cè)量方法是本發(fā)明實(shí)施例提供的脈沖激光能量測(cè)量裝置的執(zhí)行方法，與該脈沖激光能量測(cè)量裝置工作過程相配合以輸出寬脈沖電壓信號(hào)。該脈沖激光能量測(cè)量方法包括步驟I、采用光探測(cè)器將脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。步驟2、采用積分電容積累輸出的脈沖激光的電流信號(hào)中的電荷，并輸出脈沖電壓信號(hào)，且通過峰值保持電阻將脈沖電壓信號(hào)的峰值保持設(shè)定時(shí)間。步驟3、運(yùn)算放大器根據(jù)脈沖電壓信號(hào)的峰值保持時(shí)間和設(shè)定的放大倍數(shù)輸出相應(yīng)寬度和幅值的脈沖電壓信號(hào)。圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的脈沖激光能量測(cè)量方法的流程圖，如圖4所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，脈沖激光能量測(cè)量裝置還包括第一清零控制模塊和第二清零控制模塊，在步驟3之后還包括步驟4、采用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將相應(yīng)寬度和幅值的脈沖電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。步驟5、運(yùn)算控制模塊根據(jù)數(shù)字信號(hào)采集脈沖電壓峰值并根據(jù)設(shè)定方案得到脈沖激光能量值，且采集完成后發(fā)送清零控制信號(hào)。
該設(shè)定方案為
權(quán)利要求
1.一種脈沖激光能量測(cè)量裝置，其特征在于，包括 光探測(cè)器，用于將脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)； 積分電容，與所述光探測(cè)器串聯(lián)，用于積累光探測(cè)器輸出的電流信號(hào)中的電荷并輸出脈沖電壓信號(hào)； 峰值保持電阻，與所述積分電容并聯(lián)，用于將所述脈沖電壓信號(hào)的峰值保持設(shè)定時(shí)間； 運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的第一輸入端與所述積分電容的輸出端相連，用于根據(jù)所述脈沖電壓信號(hào)的峰值保持時(shí)間和設(shè)定的放大倍數(shù)輸出相應(yīng)寬度和幅值的脈沖電壓信號(hào); 平衡電阻，與所述運(yùn)算放大器的第二輸入端相連，用于使所述運(yùn)算放大器的第一端輸入端的電壓和第二輸入端的電壓保持靜態(tài)平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖激光能量測(cè)量裝置，其特征在于 所述平衡電阻與峰值保持電阻的阻值相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的脈沖激光能量測(cè)量裝置，其特征在于 所述運(yùn)算放大器為儀用放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的脈沖激光能量測(cè)量裝置，其特征在于，還包括第一清零控制模塊和第二清零控制模塊， 所述第一清零控制模塊與所述積分電容并聯(lián)，用于在接收到清零控制信號(hào)的狀態(tài)下對(duì)所述積分電容進(jìn)行放電以清除積分電容中的全部電荷； 所述第二清零控制模塊與所述第一平衡電阻并聯(lián)，用于在接收到清零控制信號(hào)的狀態(tài)下接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖激光能量測(cè)量裝置，其特征在于，所述第一清零控制模塊包括第一電阻和第一開關(guān)，所述第一電阻和第一開關(guān)串聯(lián)接地；第二清零控制模塊包括第二電阻和第二開關(guān)，所述第二電阻和第二開關(guān)串聯(lián)接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖激光能量測(cè)量裝置，其特征在于， 所述第一電阻和第二電阻的阻值相等，且所述第一開關(guān)和第二開關(guān)均為電子開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的脈沖激光能量測(cè)量裝置，其特征在于，還包括 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將運(yùn)算放大器輸出的所述相應(yīng)寬度和幅值的脈沖電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 運(yùn)算控制模塊，用于根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)采集脈沖電壓峰值并根據(jù)設(shè)定方案得到脈沖激光能量值，且采集完成后發(fā)送清零控制信號(hào)； 顯示模塊，用于顯示所述脈沖激光能量值。
8.—種脈沖激光能量測(cè)量方法，包括 步驟I、采用光探測(cè)器將脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào) 步驟2、采用積分電容積累輸出的脈沖激光的電流信號(hào)中的電荷，并輸出脈沖電壓信號(hào)，且通過峰值保持電阻將所述脈沖電壓信號(hào)的峰值保持設(shè)定時(shí)間； 步驟3、運(yùn)算放大器根據(jù)所述脈沖電壓信號(hào)的峰值保持時(shí)間和設(shè)定的放大倍數(shù)輸出相應(yīng)寬度和幅值的脈沖電壓信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脈沖激光能量測(cè)量方法，其特征在于，脈沖激光能量測(cè)量裝置還包括第一清零控制模塊和第二清零控制模塊，所述步驟3之后還包括 步驟4、采用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將所述相應(yīng)寬度和幅值的脈沖電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；步驟5、運(yùn)算控制模塊根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)采集脈沖電壓峰值并根據(jù)設(shè)定方案得到脈沖激光能量值，且采集完成后發(fā)送清零控制信號(hào)； 步驟6、通過顯示模塊顯示所述脈沖激光能量值； 步驟7、第一清零控制模塊在接收到清零控制信號(hào)后對(duì)所述積分電容進(jìn)行放電以清除積分電容中的全部電荷；同時(shí)第二清零控制模塊在接收到清零控制信號(hào)后接地。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的脈沖激光能量測(cè)量方法，其特征在于，所述設(shè)定方案為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種脈沖激光能量測(cè)量裝置和脈沖激光能量測(cè)量方法，該測(cè)量裝置包括光探測(cè)器、積分電容、峰值保持電阻、運(yùn)算放大器和平衡電阻，積分電容與光探測(cè)器串聯(lián)，用于積累光探測(cè)器輸出的電流信號(hào)中的電荷并輸出脈沖電壓信號(hào)，峰值保持電阻與積分電容并聯(lián)，運(yùn)算放大器的第一輸入端與積分電容的輸出端相連，平衡電阻與運(yùn)算放大器的第二輸入端相連。該測(cè)量裝置及方法通過積分電容對(duì)脈沖激光電流信號(hào)中的電荷進(jìn)行積累實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的直接積分，實(shí)現(xiàn)脈沖激光信號(hào)向?qū)捗}沖電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換，該積分過程不需要設(shè)置復(fù)雜的電路，設(shè)計(jì)巧妙，轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，因此可靠性高，使采集到的脈沖電壓峰值更加精確，通過換算后即可得到更加精確的單脈沖激光能量。
文檔編號(hào)G01J1/46GK102809425SQ20111014638
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者祝敏, 陸耀東, 江一平 申請(qǐng)人:北京光電技術(shù)研究所