激光测距中微弱激光辐射测量技术
激光测量辐射
激光测量辐射
激光测量辐射是一种常用的无损检测方法，用于测量和评估辐射场的强度和分布。
辐射是指能量的传播，包括热辐射、光辐射、电磁辐射等。
激光测量辐射的原理是利用激光束与辐射相互作用，通过测量激光束的散射、吸收、干涉等特性来获得辐射的相关信息。
激光测量辐射具有许多优点。
首先，激光束是一束非常强大的、高度聚焦的光束，具有非常高的光强度和方向性，可以在长距离范围内进行精确的测量。
其次，激光的波长范围宽，从红外到紫外均可涵盖，适用于不同波段的辐射测量。
此外，激光具有快速响应的特性，可以实时监测辐射强度的变化。
激光测量辐射的应用范围非常广泛。
在医学领域，可以利用激光测量辐射来检测和测量人体组织的病变情况，如肿瘤的大小、形状等。
在工业领域，激光测量辐射可以应用于材料表面的缺陷检测、焊接质量的评估等。
在环境监测方面，激光测量辐射可以用于测量大气中的气体浓度、颗粒物的含量等。
激光测量辐射的技术也在不断发展。
近年来，随着激光技术的不断进步，诸如激光干涉仪、激光散射测量系统等专用设备相继问世，提高了辐射测量的精度和效率。
此外，激光结合其他技术，如光谱分析、成像技术等，可以进一步扩展激光测量辐射的功能。
在激光测量辐射中，需要注意的是激光的安全使用。
激光是一种高能光源，必须严格遵守激光的安全操作规程，以防止对人
体和设备造成伤害。
总之，激光测量辐射是一种非常重要和有效的测量方法，可以广泛应用于医学、工业和环境监测等领域。
随着激光技术的不断发展，激光测量辐射将会得到更广泛的应用，并在各个领域中发挥更大的作用。
物理实验技术中的激光测量方法与技巧
物理实验技术中的激光测量方法与技巧激光测量作为物理实验中一种重要的技术手段，被广泛应用于各个领域。
它以激光的高度准直、高能量、高相干性等特性为基础，结合各种光学器件和信号处理技术，可以实现对物体尺寸、形状、速度、位移等参数的高精度测量。
本文将介绍几种常见的激光测量方法与技巧，以及在实验过程中应注意的问题。
一、激光测距技术激光测距是激光测量中常用的一种方法，它通过测量激光光束发射和接收的时间差，来计算出待测物体与激光发射源之间的距离。
激光测距技术的精度高、响应速度快，被广泛应用于建筑、制造业等领域。
在进行激光测距实验时，首先需要选择合适的仪器设备，如激光测距仪或测距传感器。
其次，要注意激光光束的准直度，可以通过调整光路和使用聚焦镜头来实现。
此外，要合理选择激光波长，根据测量需求选择合适的波长，以避免光线在空气中的散射损失。
二、激光干涉测量技术激光干涉测量技术是一种基于光的干涉原理来进行测量的方法。
它通过光束的干涉，可以实现对光程差、位移、形状等参数的测量。
激光干涉测量技术具有高精度、非接触等特点，被广泛应用于光学元件的测试、微观位移测量等领域。
在进行激光干涉测量实验时，需要注意实验环境的稳定性和光路的精确调节。
实验室内应避免震动和温度变化对实验结果的影响，可以使用防震平台和温度控制设备。
光路的调节要仔细，可以使用反射镜、分束板等器件来调整和分束光路，保证光束的干涉效果。
三、激光散斑衍射技术激光散斑衍射技术是一种利用光的衍射原理进行测量的方法。
它通过分析散斑的形态、强度等信息，可以获取被测物体的表面形貌和光学特性。
激光散斑衍射技术具有测量速度快、非接触等优点，广泛应用于表面粗糙度、液体颗粒浓度等参数的测量。
在进行激光散斑衍射实验时，需要注意光路的调节和测量环境的控制。
光路要保证光束的准直和稳定，可以使用衍射光栅、透镜等器件进行调节。
测量环境要避免空气流动和震动的干扰，可以使用光学隔离器和避免光束直接照射待测物体。
激光测距技术的使用技巧与应用案例
激光测距技术的使用技巧与应用案例一、引言激光测距技术是一种精确测量距离的技术，通过利用激光束的光电特性，可以快速准确地测量目标物体与测距仪之间的距离。
本文将探讨激光测距技术的使用技巧以及一些实际应用案例。
二、基本原理激光测距技术基于激光的光电特性，利用激光光束的传播速度以及光电探测器的接收能力来测量目标物体与测距仪之间的距离。
激光光束发射出去后，经过一段时间后被目标物体反射回来，光电探测器接收到反射光信号后，根据接收到的信号的时间差以及激光的传播速度，可以计算出目标物体与测距仪之间的距离。
三、使用技巧1. 准备工作：在使用激光测距仪进行测量之前，需要确保环境条件适宜，如无遮挡物、目标物体表面光滑等。
另外，需要根据具体测量距离的要求选择合适的测距仪。
2. 瞄准目标：使用激光测距仪时，需要将光束瞄准到目标物体上，并保持稳定。
在瞄准过程中，应尽量避免激光束与其它物体的干扰，以确保测量结果的准确性。
3. 多次测量取平均：为了提高测量结果的精确性，可以进行多次测量并取平均值。
这样可以排除由于环境因素等原因造成的误差，得到更准确的测量结果。
4. 注意测量距离范围：不同型号的激光测距仪有不同的测量距离范围，使用时应注意选择合适的测量范围。
如果超出了测量范围，可能会导致测量结果不准确或无法测量。
四、应用案例1. 建筑行业：激光测距技术在建筑行业中得到广泛应用，可以用于测量建筑物的高度、墙面的长度等。
通过激光测距仪的精确测量结果，可以帮助建筑师和工程师进行设计和施工。
2. 体育运动：在体育运动中，激光测距技术可以用于测量赛道长度、高度等参数。
例如，在田径比赛中，可以利用激光测距仪测量短跑起跑线到终点线的距离，确保比赛结果的准确性。
3. 地理测绘：激光测距技术在地理测绘中也发挥着重要作用。
通过激光测距仪测量地表的高程、山峰的高度等，可以提供给地理学家和地质学家进行科学研究。
4. 工业制造：在工业制造过程中，激光测距技术可以应用于测量零件尺寸、检测产品的几何尺寸等。
快速准确的测量方法
快速准确的测量方法随着科技的不断发展和人们生活水平的提高，各行各业都需要快速准确的测量方法来提高工作效率和精度。
例如，在生物医学研究中，快速准确的测量能够提供更准确的数据，有助于医学研究的突破和进展；在制造业中，精度高的测量可以保证产品质量，提高生产效率，最终提升企业竞争力。
本文将介绍几种快速准确的测量方法以及其优缺点。
一、光学测量技术光学测量技术是快速准确测量的常用方法之一。
光学测量技术的原理是根据光线传播的规律，通过光线角度、强度、相位等特性进行测量。
常见的光学测量技术有以下几种：1.激光测距法激光测距法通过发射激光束，利用激光束在空气中传播的速度和激光束发射和接收之间时间的差异来计算目标物距离。
激光测距法具有高精度、高速度、测量距离远等优点，被广泛应用于建筑、遥感、航天、摄影测量等领域。
2.激光三角测量法激光三角测量法通过激光束射向目标物，发射后的光线反射后射向探测器，根据激光束发射和接收的时间和激光束的传播速度计算目标物的距离和方向。
激光三角测量法具有高精度、长测量距离、非接触测量等优点，被广泛应用于工业制造、自动化控制、机器人领域。
3.光栅测量法光栅测量法是常用的非接触测量方法，它通过在测量物表面上布置光栅条纹，然后利用照射后的光线经过光栅的衍射、干涉等现象，反射回来后对条纹进行测量，从而获得目标物的形状、大小、运动状态等信息。
光栅测量法适用于对小尺寸、高精度的零件进行测量，且无需接触物体，可以避免测量过程中的形变影响。
二、电磁波测量技术电磁波测量技术是一种常用的非接触式测量方法，它利用电磁波在空气中或其他媒体中的传播规律来进行测量。
常见的电磁波测量技术有以下几种：1.微波测距法微波测距法利用微波在空气中传播的速度和微波信号发射后感应到的时间差来计算目标物距离。
这种方法广泛应用于雷达、通讯、军事、测绘等领域。
2.电磁感应法电磁感应法是利用电磁感应原理进行测量的方法，通过在探测器周围建立一定的电场和磁场，当目标物经过电场和磁场时会感应出电位变化，利用这种变化来确定目标物的形状、位置和大小等信息。
激光技术在测量和检测中的应用
激光技术在测量和检测中的应用激光是一种具有高能量密度、高方向性、单色性和相干性的光源。
近年来，激光技术不断发展，已成为现代科学和工业技术中不可或缺的重要组成部分。
激光技术在测量和检测中的应用越来越广泛，为科学研究、生产实践和人类生活带来了重要的贡献。
一、激光测距激光测距是利用激光束的高方向性和相干性，以及激光光束的传播速度远大于声速和电磁波速度的优势，进行高精度、高速度、长距离的测量。
目前常见的激光测距技术有激光二次频测距、激光测距仪、激光测距雷达等。
激光二次频测距利用激光脉冲与物体反射回来的光脉冲的差异，测量目标的距离。
这种技术被广泛应用于测距、导航等领域。
激光测距仪是一种基于激光相位测量原理的测距技术，主要应用于环境测量、三维重建、机器人导航等领域。
而激光测距雷达则是利用激光雷达在目标表面散射的光信号，测量目标的距离、速度和方向。
二、激光光谱分析激光光谱分析是利用激光的高相干性和单色性，对物质的光谱信号进行分析。
这种技术可用于材料的光谱分析、化学分析、生物医学应用等方面。
激光光谱分析可通过激光的激发作用，对物质中的原子和分子进行激发。
激发后，物质会发射出特定的辐射光，这种辐射光被称为物质的光谱信号。
通过对光谱信号的分析，可以获得物质组成、结构等信息。
三、激光成像检测激光成像检测是利用激光的高相干性和高方向性，对物体进行高清晰度、高分辨率、三维成像的检测和观测。
这种技术在工业检测、医学影像、遥感测绘等领域得到广泛应用。
激光成像检测主要有激光雷达成像、激光干涉成像、激光散射成像等技术。
其中，激光雷达成像可以通过激光的脉冲反射测量目标表面的距离，从而获取目标表面的高分辨率三维图像；激光干涉成像则可以通过激光射入目标表面后的反射光，测量目标表面的振动状态，达到高精度测试和形变分析的目的。
四、激光材料加工激光材料加工利用激光的高功率密度、高方向性和高加工速度等优势，对材料进行切割、焊接、打孔等加工处理。
工程测量新技术
工程测量新技术一、引言工程测量是现代工程建设中不可或者缺的一环，它涵盖了建造、土木、电力等各个领域。
随着科技的不断进步和发展，工程测量也在不断创新和改进。
本文将介绍一些工程测量中的新技术，包括激光测量、全站仪、无人机测量等。
二、激光测量技术1. 激光测距仪激光测距仪是一种利用激光束测量距离的仪器。
它具有测量快速、精度高、操作简单等特点。
激光测距仪可以广泛应用于建造物测量、道路测量、隧道测量等领域。
2. 激光扫描仪激光扫描仪能够快速获取场景的三维点云数据，具有非接触式测量的优势。
它可以广泛应用于建造物立面测量、地形测量、景观测量等领域。
激光扫描仪的数据可以通过后期处理生成高精度的三维模型。
三、全站仪技术全站仪是一种集观测、测量和数据处理于一体的仪器。
它可以实现高精度的测量和定位。
全站仪具有自动跟踪、自动测角、自动测距等功能，大大提高了测量效率和精度。
全站仪广泛应用于建造、桥梁、隧道等工程测量中。
四、无人机测量技术无人机测量技术是近年来兴起的一种新技术。
无人机可以搭载测量设备，利用航拍图象进行测量和建模。
无人机测量技术具有高效、灵便、成本低等优势。
它可以应用于大面积地形测量、矿山测量、建造物立面测量等领域。
五、综合应用案例以某高速公路建设为例，综合运用激光测量、全站仪和无人机测量技术，可以实现以下测量任务：1. 利用激光测距仪进行道路长度和宽度的测量，以及隧道内部尺寸的测量。
2. 利用激光扫描仪进行高速公路桥梁和隧道的立面测量，获取高精度的三维模型。
3. 利用全站仪进行高程测量，确定高速公路的坡度和坡角。
4. 利用无人机进行地形测量，获取高速公路周边的地形数据。
5. 利用无人机进行建造物立面测量，生成建造物的三维模型。
六、总结工程测量新技术的应用不断推动着工程建设的发展。
激光测量、全站仪和无人机测量技术的浮现，使工程测量更加高效、精确和灵便。
随着科技的不断进步，工程测量新技术将会有更广阔的应用前景，为工程建设提供更好的支持。
激光测距技术的研究与应用
激光测距技术的研究与应用“激光”这个词已经不再陌生，我们生活中经常能遇到各种情况下的“激光”应用。
而作为激光技术领域中的一种，激光测距技术也早已不是新鲜事物。
激光测距技术是一种利用激光在空气或其它介质中传播的基本原理，通过测量激光在空气或其它介质中的传播时间或绕射变化量，进而推算出物体与激光源之间的距离的技术。
激光测距技术在工业、制造、交通等领域中都有广泛的应用，本文将从激光测距技术的研究和应用两个方面，来深入了解它的现状和未来。
一、激光测距技术的发展历程激光测距技术具有高精度、高可靠性、无损伤性、无影响性等一系列优点，因此具备了广泛的应用前景。
那么，这项技术是如何逐步完善、发展起来的呢？阶段一：早期发展（1960年代）激光测距技术是指利用激光器发射出的激光，经由反射后，返回装置，根据激光往返时间计算出待测物体距离。
1960 年代初，激光技术才刚刚发展起来，平均功率还很低，加上激光发散、光束对准、散射、干扰和反射信号的幅度很小，激光距离测量的精度技术上存在明显的困难。
因此，早期的激光测距技术的应用比较局限，主要应用在军事、天文、航空航天、制造等领域，如预警雷达、激光制导武器等。
阶段二：中期成熟（20世纪70年代至90年代）1970 年代，发射可见光波长的激光器集成度、功率得到提高，从而使激光信号得以大大增强；同时，随着计算机技术的发展，激光测距系统的数据处理与分析速度也大大提高。
这使得激光测距技术的使用不再局限于军队等领域，而在测绘、制造、汽车、民航等行业得到广泛的应用，如航空精密测量、工业自动化、猎航器测量等。
阶段三：实时监测（2000年至今）二十一世纪激光技术开始变得普及化，在计算机视觉、自动驾驶、三维建模中得到广泛应用。
实时监控技术也得以广泛使用，如3D成像技术、激光雷达等，使得计算机视觉和自动驾驶得以实现，为各种物流和商品交易过程中的优化管理提供了强有力的技术手段。
二、激光测距技术的应用场景1. 工业制造领域激光测距技术在制造领域中的应用十分广泛，如汽车零部件、航天器制造等。
激光技术在航空航天中的应用研究
激光技术在航空航天中的应用研究激光技术是一种高科技发展成熟的技术，在很多领域都有着广泛应用。
航空航天领域也不例外，在很多应用场景中都有着重要的作用。
下面就让我们来看一下激光技术在航空航天中的应用研究。
1、激光测距技术激光测距技术是一种利用激光作为测距介质的技术，该技术已经被广泛应用于航空航天领域中。
例如，在飞机上装有激光测距仪，可以随时随地对飞机进行精准的测距，确保了飞行的稳定性和安全性。
另外，激光测距是计算轨道卫星高度的一种方法，也被用于太空探测器和卫星的精确定位，保证了卫星的稳定性和准确性。
2、激光制导技术激光制导技术是一种利用激光精确打击目标的技术，在航空航天领域中有着非常重要的应用。
该技术可以提供高精度打击目标的能力，比传统的弹道制导系统更具优势。
例如，在现代空战中，激光制导导弹的应用已经成为常态，高效提高了空战武器的精确性和战斗效率。
3、激光加工技术激光加工技术是一种利用激光束对材料进行切割、刻印、打孔等工艺的加工技术。
在航空航天领域中，激光加工技术也有着广泛的应用。
例如，在飞机制造过程中，通过激光加工可以实现对曲面件的铆接、焊接、涂装等工期的提高和成本的降低，提高了生产效率和质量。
另外，在航天器的制造过程中，激光加工技术也被广泛应用。
例如，在航天器的热保护层制作过程中，利用激光切割可以实现高效、精确的裁切，提高了航天器的热防护能力和安全性。
4、激光测速技术激光测速技术是一种通过激光光束进行测量物体运动速度的技术。
在航空航天领域中，激光测速技术也有着广泛的应用。
例如，在飞机起降过程中，利用激光测速仪可以准确测量飞机的速度，以确保飞机的安全着陆和起飞。
另外，在航天器的控制中，激光测速技术也被广泛应用。
例如，在一些重要的控制环节中，如控制火箭引擎推力时，利用激光测速仪可以准确测量火箭的推力和速度，确保了火箭的通道航向和稳定性。
总之，激光技术在航空航天领域中有着非常重要的应用，通过这些应用可以实现高效的航空航天运输和探索。
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图２信号检测处理模块原理 同时为了判断光脉冲信号到来的，在电路输出到Ａ／Ｄ 的同时，并行设计了１个比较器，其输出信号电平的反转， 可用于通知系统已有脉冲信号到来，从而同步测量系统。 比较器触发点的设置是可编程调整的（在量程的２％～ ３０％范围内可调），可对脉冲形式的噪声信号进行有效抑 制，避免仪表在测量脉冲能量时对噪声信号误测量。 主控ＣＰＵ在固件控制下执行系统初始化（含故障检 测），通过中断监测比较器输出电平，判断被测信号是否到 来，在被测信号到来时启动Ａ／Ｄ，并接收Ａ／Ｄ转换结果， 经固件处理后将测量结果发送至显示模块，同时将测量结 果保存在非易失性存储器中。
ｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｅ
ｔｅｓｔ
ｄａｔａ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ—ｌｅｖｅｌ ｌａｓｅｒ １ｉｎｅａ“ｔｙ，ｗｈｉｃｈ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ １ａｓｅｒ ｒａｎｇｅ ｆｉｎｄｉｎｇ
ｍｅｔｅｒ ｉｓ １０一１５ Ｊ／ｃｍ２，Ｕ一９．０％（矗一２）ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ
一蜓渊嘲Ｉ黼峨潍渺～
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ
电子测量技术 ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＴＥＣＨＮｏＬＯＧＹ
第３５卷第９期 ２０１２年９月
激光测距中微弱激光辐射测量技术
王国星１ 马
冲２
魏志芳１
北京
１０００１３）
（１。中北大学机电工程学院
太原
０３００５１；２．中国计量科学研究院
摘要：激光测距中微弱的目标回波信号探测是一难题，有效信号通常在皮焦，甚至飞焦水平。为了避免雪崩二极管 的不稳定性，在研制的微弱激光辐射测量仪中采用了稳定性较好的硅光电二极管器件，并且采用了多种抗噪技术，在 保证测量精度的同时，提高了测量灵敏度。实验数据表明系统微弱激光辐射测量能力达１０１ ５Ｊ／ｃｍ２，不确定度为Ｕ一 ９．ｏ％（女一２），且工作性能稳定，线性良好，满足激光测距指标。 关键词：激光测距；微弱激光辐射探测；硅光电二极管；抗噪
孙懋珩，丁燕．雪崩光电二极管在相位式激光测距仪 中的应用［Ｊ］．电子测量技术，２００７，３０（２）：７８—８１． 肖洪梅，苏心智，陈长庚．微弱激光脉冲信号的相关检 测实验［Ｊ］．激光技术，２００４，２８（３）：６５—６７． 胡以华，舒嵘．地面目标激光回波特征实验研究［Ｊ］． 红外与激光工程，２００２，３１（２）：３１—３３． 韩光宇．卫星激光测距中接收光路光机结构设计［Ｊ］． 仪器仪表学报，２０１１，３２（１１）：６９—７２． 魏光辉．激光技术在兵器工业中的应用［Ｍ］．北京：兵 器工业出版社，１９９５． 汤春雷．基于距离走动校正的星载雷达空中动目标检 测［Ｊ］．电子测量与仪器学报，２０１１，２５（１０）：５８—６０． 任振峰，顾军，袁虎．谐波小波包在接收机中的应用研 究［Ｊ］．国外电子测量技术，２０１１，３０（４）：３４—４７．
ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ
ｐｕｌｓｅｄ
ｌａｓｅｒ［Ｊ］．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，１９８３，２６（９）：７６３—７６５．
（下转第１２４页）
“一石谣ｉＦ磊≯矗趸可瓦霖磊
・
１１５
・
万方数据
第３５卷
电
子测
量技术
［７］ ［８］ 袁海洋，何敏．王威廉．ＤＷＡ：一种新的心电实时检测 算法［Ｊ］．电子测量与仪器学报，２００９，２３（９）：７９—８３． 王嘉庆，李鸿强，于晓刚，等．物联网人体心电监护系 统软件研究［Ｊ］．计算机工程，２０１１，３７（１６）：２７３—２７５． 陈昕，钟云鹏，杨月婷．便携式心电信号采集电路设计 ［Ｊ］．国外电子测量技术，２０ｌｏ．２９（１ｚ）：６２—６５． ［１０］ ［１１］ ［１２］ 曹细武，邓亲恺．心电图各波的频率分析［Ｊ］．中国医
表２不确定度汇总
第９期
微弱激光辐射测量仪各挡修正系数测量重复性及附 加衰减片的数量不同，在测量１０１２ Ｊ／ｃｍ２级微弱激光辐射 时，测量仪修正系数的合成相对标准不确定度为甜一 ３．７％，相对扩展不确定度为Ｌ，一７．４％（惫一２）；微弱激光能 量探测仪修正系数的合成相对标准不确定度在１０－１５Ｊ级 为“一４．５％，相对扩展不确定度为Ｕ一９．ｏ％（是一２）。
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：
ｌａｓｅｒ ｒａｎｇｅ ｆｉｎｄｉｎｇ；ｌｏｗ—ｌｅｖｅｌ １ａｓｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；Ｓｉｌｉｃｏｎ ＰＩＮ；ａｎｔｉ—ｎｏｉｓｅ
０
引
言
度可到达１０１５Ｊ／ｃｍ２，不确定度Ｕ一９．ｏ％（忌一２），该指标 与美国标准技术研究院微弱激光标准器测量能力相当。并 且微弱激光辐射测量仪线性良好，工作性能稳定，满足激光 测距机室外一２０℃～４０℃的工作温度。
１
激光测距中，由目标漫反射的激光回波信号十分微弱， 并且伴随着来自太阳辐射、环境物体漫反射等背景辐射及 探测器自身噪声的干扰，这使得微弱激光回波信号的探测 十分困难。为了提高探测灵敏度，目前激光测距机中会使 用灵敏度较高的雪崩二极管，但雪崩二极管的增益对温度 和反向偏压的稳定性要求极高，温漂和电压纹波会严重影 响测量精度口伽，并不适合野外作战使用。本文使用的以硅 光电二极管作为探测器的微弱激光辐射测量仪，探测灵敏
４
３实验及数据分析
３．１微弱激光辐射测量仪重复性实验 对微弱激光能量探测仪在４．５ ｐＪ／ｃｍ２和４．５玎／ｃｍ２ 挡位做重复性测量，分别记录１８次重复测量值，计算其重 复性相对标准差，实验结果如图３所示。实验数据表明该 仪器在测量１０１２ Ｊ／ｃｍ２级激光辐射时，重复性为ｏ．９１％， 在测量１０－１５ Ｊ／ｃｍ２级激光辐射时，重复性为１．６６％。
ｔｏ
Ｔｈｅ ｌｏ、＾卜１ｅｖｅｌ ｌａｓｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｍｅｔｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｗｉｔｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ ＰＩＮ ｕｔｉｌｉｚｅｓ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｂｙ ａｍｂｉｅｎｔ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｅｎｅｒｇｙ
ｓｅｎｓｏｒ
ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅｓ ｃａｕｓｅｄ
中图分类号：ＴＮ２４７ 文献标识码：Ａ
】ＶＩｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ‘ｌｅＶｅｌ
Ｗａｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ
ｌａｓｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｉｎ ｌａｓｅｒ ｒａｎｇｅ ｆｉｎｄｅｒ
Ｍａ Ｃｈｏｎ９２ Ｗｅｉ Ｚｈｉｆａｎ９１
Ｇｕｏｘｉｎ９１
Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅ“ｎｇ，Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００５１；
微弱激光辐射测量仪的设计原理
１．１微弱激光辐射测量仪的组成 微弱激光辐射测量仪的组成如图１所示。
光学会聚系统
图１微弱激光辐射测量仪组成
本文于２０１２年５月收到。
万方数据
第３５卷
电
子
测
量
技
术
探测器的光敏面通常小于１ ｃｍｚ，为了增大有效接收面 积，提高测量灵敏度，需要在探测器前安装光学会聚系统。会 聚系统接收面积越大，搜集到的目标回波信号越多，但受激光 测距机质量和体积的限制，会聚系统的接收面积受限ｎ。５］。 接收的微弱激光辐射经光学系统会聚，通过场限光 阑、滤光元件，入射至激光能量探测模块。激光能量探测 模块中采用Ｓｉ光电二极管作为探测器，光电转换后输出的 光电流，经电容积分后形成与入射光能量成正比的脉冲电 压输出。该脉冲电压信号经前置放大器放大后输出至信 号检测处理模块。信号检测处理模块对能量探测模块输 出的脉冲电压信号进行调理采样，输出至显控模块¨‘７］。 １．２信号检测处理模块的设计 信号检测处理模块是微弱激光辐射测量仪设计的核
结
论
研制的微弱激光辐射测量仪，经中国计量科学研究院 测试，在测量１０＿１２ Ｊ／ｃｍ２级激光辐射时，重复性为ｏ．９１％， 不确定度为Ｕ一７．４％（忌一２）；在测量１０一１ ５Ｊ／ｃｍ２级激光 辐射时，重复性为１．６６％，不确定度为ｕ一９．ｏ％（愚一２）； 在１０－１２ Ｊ／ｃｍ２至１０＿１５Ｊ／ｃｍ２测量范围内，非线性为１％。 并经严格的例试，在全天候室外使用，无故障工作时间大
远小于环境光辐射场的能量，为防止环境杂光进入探测 器，导致Ｓｉ探测器输出饱和使系统无法测量嘲，或形成远 强于被测信号的背景辐射光电流使系统动态范围显著下
・
１ １ ４
・
万方数据
王国星等：激光测距中微弱激光辐射测量技术
量，而被测信号是１个快速变化的分量，因此在信号检测 处理模块中首先对能量探测模块输出信号进行直流隔断 处理，使得作为时间缓变函数的干扰成分不会进入后续模 拟信号调理电路。 ２．４其他串扰屏蔽 由于微弱激光辐射产生的光电流极为微弱，为提高信 噪比，Ｓｉ探测器、光电流积分电路与前置放大电路集成在 屏蔽罩中，使微弱光电流信号增益２０ ｄＢ后，再输出至信号 检测处理模块。此外，电源与信号检测处理模块独立制 板，并分别进行电磁屏蔽，减少微弱信号探测中难以处理 的工频干扰对测量的影响口…。
心部分，其原理如图２所示。其中模拟电路的设计考虑到 脉冲激光能量测量通常需要较宽的信号带宽，因此所选用 器件应为宽带器件。隔直电路输出信号通过跟随器后，输 入到仪表放大器，可提供１、１０、１００、１ ｏｏｏ可编程的增益。 信号自仪表放大器输出，经一级反相放大器放大１０倍，考 虑到宽带电路通常测量稳定性稍差，为避免小信号测量时 的误差，在此增加了３倍放大，从而实现在１０倍增益中问 插入了３倍增益，形成了３、１０、３０、１００…的增益级别。信 号放大后，进入峰值保持电路，用于保持脉冲峰值信号，便 于Ａ／Ｄ稳定的采样。采样结束后通过程控闭合开关，短路 峰保电容，以准备下１个光脉冲的测量。
０６４
ｎｍ以外其他波长光辐射。
２微弱激光辐射测量仪中的抗噪技术
激光测距中微弱回波信号的探测难点在于，如何提取 淹没在背景辐射及其他噪声中的１０１５Ｊ／ｃｍ２级有效信号， 这使得在激光辐射测量仪每步设计中都需要考虑减小噪 声的问题。本文列出了研制过程中使用的主要抗噪技术。