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    qq重庆时时彩: 激光信息快速测量系统和测量方法.pdf

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    激光 信息 快速 测量 系统 测量方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201310237940.8

    申请日:

    2013.06.17

    公开号:

    CN103323107A

    公开日:

    2013.09.25

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G01J 1/42申请公布日:20130925|||实质审查的生效IPC(主分类):G01J 1/42申请日:20130617|||公开
    IPC分类号: G01J1/42 主分类号: G01J1/42
    申请人: 中国人民解放军军械工程学院
    发明人: 赵建君; 闫石; 牛燕雄; 牛海莎; 陈红叶; 苏平; 黄红军
    地址: 050003 河北省石家庄市和平西路97号
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201310237940.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2015.10.07|||2013.10.30|||2013.09.25

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种激光信息快速测量系统和测量方法,其包括光学信号探测接收装置和信号转换处理系统;所述的光学信号探测接收装置包括:用于限定接收的激光波长范围的滤光片,用于限定激光入射角的光阑,由光栅和柱透镜构成的夫琅禾费衍射装置和置于透镜的焦平面上高速线阵CCD;所述的信号转换处理系统为基于DSP的高速信号处理系统。本测量系统和测量方法具有一级衍射条纹效率高、光强较高,系统噪声低,探测精度高的特点;不仅适用于可见光,而且同样适用于近红外、远红外以及紫外光等;应用在激光告警时,能有效地提高预警率。

    权利要求书

    权利要求书
    1.   一种激光信息快速测量系统,其特征在于:其包括光学信号探测接收装置和信号转换处理系统; 
    所述的光学信号探测接收装置包括:用于限定接收的激光波长范围的滤光片,用于限定激光入射角的光阑,由光栅和柱透镜构成的夫琅禾费衍射装置和置于透镜的焦平面上高速线阵CCD; 
    所述的信号转换处理系统为基于DSP的高速信号处理系统。 

    2.   根据权利要求1所述的激光信息快速测量系统,其特征在于:所述的光栅为一维大密度平面光栅,光栅密度为每毫米刻缝不少于500条。 

    3.   根据权利要求1所述的激光信息快速测量系统,其特征在于:所述信号转换处理系统采用DSP作为采集与处理??榈目刂坪图扑愫诵?,CCD转换输出的模拟信号先通过一个高速AD,在CPLD的控制下转化为数字信号,DSP通过数据总线将AD采集的数字信号读取到内存。 

    4.   根据权利要求1、2或3所述的激光信息快速测量系统,其特征在于:所述测量系统包括两个并列设置的光学信号探测接收装置;所述两个光学信号探测接收装置一个用于采集横向的激光信息,另一个用于采集竖向的激光信息。 

    5.   根据权利要求4所述的激光信息快速测量系统,其特征在于:所述测量系统包括三组以上空间排列的光学信号探测接收装置;每组包括两个并列设置的光学信号探测接收装置。 

    6.   一种激光信息快速测量方法,其特征在于:所述的激光信号通过滤光片和采光孔后入射,通过光阑的吸收和漫反射,再经光栅和柱透镜实现夫琅禾费衍射,然后成像于柱透镜焦平面处的高速线阵CCD;高速线阵CCD将光信号转化为模拟电信号,并传输到信号转换处理系统进行信息处理。 

    7.   根据权利要求6所述的激光信息快速测量方法,其特征在于:所述光栅采用一维大密度平面光栅,光栅密度为每毫米刻缝不少于500条。 

    8.   根据权利要求6或7所述的激光信息快速测量方法,其特征在于:所述的模拟电信号由DSP控制和计算;CCD转换输出的模拟信号先通过一个高速AD,在CPLD的控制下转化为数字信号,DSP通过数据总线将AD采集的数字信号读取到内存。 

    说明书

    说明书激光信息快速测量系统和测量方法
    技术领域
    本发明涉及一种激光告警技术,尤其是一种可以对激光侦查、激光制导进行预警的激光信息快速测量系统和测量方法。
    背景技术
    随着激光技术在武器装备上日益广泛的应用,激光侦查、激光制导等大大提高了武器系统的作战能力,使得重要的武器装备及军事目标面临着巨大的威胁。因此激光告警成为实现激光对抗的首要前提准备。
    目前,激光告警技术已成为光电对抗领域的一项重要内容。激光告警设备按探测工作原理分为光谱探测型、相干探测型、成像探测型几种。其中,相干识别法是目前测定激光波长的最有效的方法之一,并且能够对噪声进行有效的抑制。相干测量仪器主要有法?珀标准具、迈克耳逊干涉仪、斐索干涉仪和正弦光栅几种类型?;诠庹ぱ苌涞募す飧婢邮栈朔似渌喔刹饬恳瞧鞯娜钡?,是近年来国际上激光告警系统研究的重要方向。目前告警装置研制中一般多采用正弦光栅分光,正弦光栅衍射时一级衍射信号光强弱,和零级信号的强度相比差别很大,至多能占后者的25%,在滤波处理时,对测量结果关键的一级信号容易被滤掉而导致漏警。因此激光告警接收机中的信息测量系统存在一级衍射条纹效率低、光强弱,容易被系统噪声淹没导致预警率低的缺点。
    发明内容
    本发明要解决的技术问题是提供一种一级信号的强度高、探测精度高的激光信息快速测量系统;本发明还提供了一种激光信息快速测量方法。
    为解决上述技术问题,本发明系统所采取的技术方案是:
    一种激光信息快速测量系统,其包括光学信号探测接收装置和信号转换处理系统;
    所述的光学信号探测接收装置包括:用于限定接收的激光波长范围的滤光片,用于限定激光入射角的光阑,由光栅和柱透镜构成的夫琅禾费衍射装置和置于透镜的焦平面上高速线阵CCD;
    所述的信号转换处理系统为基于DSP的高速信号处理系统。
    本发明系统所述的光栅为一维大密度平面光栅,光栅密度为每毫米刻缝不少于500条。
    本发明系统所述信号转换处理系统采用DSP作为采集与处理??榈目刂坪图扑愫诵?,CCD转换输出的模拟信号先通过一个高速AD,在CPLD的控制下转化为数字信号,DSP通过数据总线将AD采集的数字信号读取到内存。
    本发明系统所述测量系统包括两个并列设置的光学信号探测接收装置;所述两个光学信号探测接收装置一个用于采集横向的激光信息,另一个用于采集竖向的激光信息。
    本发明系统所述测量系统包括若干组空间排列的光学信号探测接收装置;每组包括两个并列设置的光学信号探测接收装置。
    本发明方法为:所述的激光信号通过滤光片和采光孔后入射,通过光阑的吸收和漫反射,再经光栅和柱透镜实现夫琅禾费衍射,然后成像于柱透镜焦平面处的高速线阵CCD;高速线阵CCD将光信号转化为模拟电信号,并传输到信号转换处理系统进行信息处理。
    采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明采用光阑限定激光入射角度,解决了高级次衍射条纹的影响;并在采光口加装了滤光片,限定了入射激光的波长范围;同时改换不同滤光片时,修改相应软件参数可以侦测不同的波段的入射激光。这样即可有效的提高一级衍射条纹效率和光强。
    本发明在入射光到达光栅之前使之通过设置有光阑的空间,通过光阑的吸收和漫反射作用减弱入射到光栅和CCD上的杂散光的数量和强度,从而降低背景光和设备带来的杂散光对探测精度的影响。这样即可有效地提高本发明的探测精度。
    本发明在探测接收光信号的光路中使用了大密度的平面透射光栅,尤其是光栅密度达到每毫米刻缝不少于500条时,远高于普通光栅或正弦光栅的每毫米300条刻缝的密度。本发明中采用一维大密度平面光栅,光信号被光栅衍射后,一级信号的强度和零级信号的强度相比可以达到60%,基本解决了有效区别一级信号的问题。
    本发明具有一级衍射条纹效率高、光强较高,系统噪声低,探测精度高的特点;不仅适用于可见光,而且同样适用于近红外、远红外以及紫外光等;应用在激光告警时,能有效地提高预警率。
    附图说明
    下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
    图1是本发明的结构示意图;
    图2是本发明由2个光学信号探测接收装置排列组成的空间角度示意图;
    图3是本发明由多个光学信号探测接收装置排列组成的空间角度示意图。
    图中:1?滤光片;2?光阑;3?一维大密度平面光栅;4?柱透镜;5?高速线阵CCD;6?基于DSP的高速信号处理系统;7?声光报警系统。
    具体实施方式
    本激光信息快速测量系统包括光学信号探测接收装置和信号转换处理系统。图1所示,所述的光学信号探测接收装置按所接收的激光的传播路径,依次包括:用于限定接收的激光波长范围的滤光片,可适当选定滤光片材质,限定进入本系统的光波长范围;
    用于限定激光入射角的光阑,能够使衍射图样的零级和正负一级衍射条纹稳定的成像于高速线阵CCD的成像单元;
    由光栅和柱透镜构成的夫琅禾费衍射装置,所述的光栅为一维大密度平面光栅,光栅密度为每毫米刻缝500?650条。
    和置于透镜的焦平面上高速线阵CCD。
    本激光信息快速测量系统所述的信号转换处理系统为基于DSP的高速信号处理系统;其采用DSP作为采集与处理??榈目刂坪图扑愫诵?,CCD转换输出的模拟信号先通过一个高速AD,在CPLD的控制下转化为数字信号,DSP通过数据总线将AD采集的数字信号读取到内存。
    由于单个光学接收装置测量空间角度有限,本测量系统将两个光学信号探测接收装置并列设置成如图2所示的空间排列组合,所述两个光学信号探测接收装置一个用于采集横向的激光信息,另一个用于采集竖向的激光信息;还可将若干组上述两个并列设置的光学信号探测接收装置排列成如图3所示的空间排列组合,以可以实现空间角度的全方位测量。
    本激光信息快速测量方法采用下述测量步骤:
    (1)根据线阵CCD的感光范围,适当选定滤光片材质,限定进入光学系统的光波长范围。
    (2)用光阑限定激光入射角,能够使衍射图样的零级和正负一级衍射条纹稳定的成像于高速线阵CCD的成像单元。
    (3)激光通过滤光片和光阑到达由光栅和柱透镜构成的夫琅禾费衍射装置,并成像于柱透镜焦平面处的高速线阵CCD。
    (4)高速线阵CCD将衍射图样的光信号转化为模拟电信号,并传输到DSP的高速信号处理系统。
    (5)系统采用DSP作为采集与处理??榈目刂坪图扑愫诵?,CCD转换输出的模拟信号先通过一个高速AD,在CPLD的控制下转化为数字信号,DSP通过数据总线将AD采集的数字信号读取到内存。
    (6)为了抑制噪声、改善信号质量,便于信号的后续处理,采用chricho算子进行平滑滤波。经过滤波的信号去掉了毛刺和可能出现的低强度高阶衍射点,光强曲线更加平滑,有利于下一步的数据处理。
    (7)当激光入射角度较小时,CCD可接收个三个衍射点,即零级和正负一级衍射点,当激光入射角度较大时,CCD只能接收到二个衍射点,这两个衍射点分别为零级和正一级或者零级和负一级衍射点,两种情况利用不同的判定方法:
    A、三个衍射点:判断是否为激光衍射点,基于如下两个方面:①零级衍射点的强度最大,并且正负一级衍射点与零级衍射点强度峰值之比在0~0.5范围内;②而零级到正负一级衍射点的距离基本相等,且在本装置的波长探测范围内,该距离在0.7~2.2cm范围内。
    B、两个衍射点:判断是否为激光衍射点,基于如下两个方面:①零级衍射点的强度最大,并且正负一级衍射点与零级衍射点强度峰值之比在0~0.5范围内;②零级到正负一级衍射点的距离基本在0.7~1.6cm内。
    根据以上准则,便可以判定是否是激光来袭。
    (8)根据判断的零级和正负一级衍射点位置,DSP信号处理系统通过计算公式I得到波长,

    公式II得到激光入射角。
    上述公式中,λ为测量得到的波长,单位m;
    d为光栅常数,即光栅相邻两条缝的距离,单位m;
    f为柱透镜的焦距,单位m;
    x±1,X0分别是CCD上接收到的相应级次的衍射光斑位置到CCD中心的距离,单位m。
    (9)DSP信号处理系统将处理结果发送到声光报警系统进行报警,并利用液晶显示器显示入射激光信息。
    实施例:高速CCD采用的是德国ALPHALAS公司的CCD?2000M,DSP采用的是美国德州仪器公司的TMS320DM642,CPLD采用的是Altera公司的EPM570,高速AD采用的是ADI公司的AD9201。采用的是波长为532nm激光,采用不同入射角进行测量。测量结果见表1、表2和表3。
    表1:测量结果
    实际角度(°)15141312111098765测量角度(°)14.813.712.511.710.89.88.97.56.75.94.9测量波长(nm)533532528532534537539534541541536
    表2:测量结果

    表3:测量结果
    实际角度(°)?7?8?9?10?11?12?13?14?15测量角度(°)?6.3?8.1?8.4?9.5?10.4?12.1?12.5?14.2?15.4测量波长(nm)535534540534528533529536535
    由上述测量结果可知,基于本激光信息快速测量系统和测量方法的激光告警系统能够对来袭激光作出快速反应并发出告警,对激光波长及入射方位角能够正确计算??商讲饧す獠ǔし段?00~1100nm,方位角范围±13.5°,激光波长分辨率10nm,方位角分辨率1°,可实现激光告警的目的。

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    本文标题:激光信息快速测量系统和测量方法.pdf
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