蒸发波导激光雷达的原理与信号接收系统设计

从海洋大气相对湿度的角度出发建立了大气折射率变化与气溶胶激光散射特性的理论联系,着重对蒸发波导激光雷达的信号接收系统进行了设计。针对微弱光信号接收、光电转换与电压放大的难点,前端信号调理电路采用雪崩光电二极管和宽带低噪声放大器对所述高速瞬态微弱光信号进行接收和二级放大,同时保证了系统的高增益、宽宽带及低噪声性能。采用波长为1.064μm的激光雷达对半径范围为0.1~20μm的气溶胶粒子群进行探测实验,进一步验证了信号接收系统的分辨率和灵敏度。     

激光窄脉冲信号探测电路的设计与接收

在激光反射层析成像雷达系统中,激光脉宽越窄,系统的成像分辨率越高。而高带宽、无失真的探测接收电路设计起来较为困难。详细分析了雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)模型及其主要性能参数,并选择了合适的探测器。然后对前置放大电路、主放大电路和可控增益放大电路进行了较为详细的分析,并设计了合适的电路结构。GHz级微弱光电信号在被接收时很容易受到外部噪声的干扰,这会导致接收波形产生畸变。采用电磁辐射屏蔽方法消除了干扰,最终无失真地探测和接收到了1 ns窄脉冲激光信号,满足了激光反射层析成像雷达系统的0.15 m成像精度要求。     

微弱光电信号检测电路设计

光电检测电路的性能对基于激光诊断技术的脉冲爆震发动机多参数测量系统有重要的影响。针对测量系统中光信号的特点,从改善信噪比、提高带宽及稳定性入手,设计了一种宽带低噪声光电信号放大电路,具有电压增益高、上升沿短及噪声低的特点。该电路主要适用于探测快速变化的微弱光,并在某型发动机多参数测量系统中得到了成功应用。     

宽波段低虚警率激光告警电路研究

为满足复杂电磁环境下的使用要求,克服强背景光干扰造成的高虚警率,设计了一种具有较强的抗电磁干扰能力和低虚警率的激光告警电路。分析了现有各种激光探测技术的特点和不足,有针对性的采用了模拟电路和数字电路相结合的方式,在模拟电路部分实现了探测激光波段的改进,在数字电路部分实现了虚警率的降低。范围采用灵敏度高、响应带宽宽的光电探测器作为来袭激光接收装置,可探测探测器响应频带内不同波段的来袭激光信号。基于可编程逻辑控制器件(CPLD)的逻辑驱动控制电路能按程序给定的规则判别来袭激光信号的脉冲宽度,排除干扰光信号造成的误判,降低虚警率。测试结果表明,该电路的放大电路增益G=30,信噪比为20dB,探测距离≤5km,探测波长范围为850～1 700nm,虚警率≤5%。     

微弱原子荧光光场测量系统的设计简

在原子光学、量子通信、生物医学、食品安全和激光测量研究等领域,常常需要对荧光信号进行测量.而这些荧光信号的强度往往十分微弱,一般的探测方法难以检测.因此,针对微弱原子荧光光场分布信息的探测需求,设计搭建了一套测量系统.选用硅光电倍增管作为测量系统的探测元件,设计了跨阻放大电路来实现微弱电流信号的放大,并利用MultiSim软件对电路进行仿真分析,最终完成了测量系统的搭建、实现了对微弱光场的测量.实验结果表明,该系统可以很好地满足微弱光场分布信息的测量需求.     

基于APD激光窄脉冲探测系统的研究

激光窄脉冲探测系统主要是由发射和接收两部分组成,小功率的激光窄脉冲信号比较微弱,所以提高光增益增加探测效率是亟待解决的。传统的解决手段是选择灵敏的光电探测器件,后续经过放大电路进行解决。这里采用具有内部增益的雪崩二极管作为光敏元件,在此基础上增加光学系统,使探测前就进行放大处理,进而有效地提高探测效率。     

激光探测信号处理电路研究

在激光的各方面应用中,从Si-PIN光电探测器的特性入手,针对探测激光回波信号所输出的微弱电信号,设计了一种实用的弱信号处理电路。包括低噪声宽带放大电路,信号二值化处理电路以及脉宽调整电路。使其输出信号与应用需要相匹配,为后级系统提供了稳定可靠的前级信号。该设计的实用性、可靠性从试验角度得到了验证。     

微弱光信号的光电探测放大电路的设计

分析了微弱光信号放大电路的基本工作原理,针对光电探测中对微弱信号放大带来的信噪比和稳定性问题,设计了一种低噪声光电信号放大电路,并给出了电路参数选择方法。     

基于非谐振线圈的磁共振接收前端设计与实现

文中介绍了一种基于非谐振线圈的磁共振接收前端的设计原理和电路实现,将商用谱仪上的多通道谐振探头改造为非谐振线圈结构,并设计了一款与非谐振线圈匹配的低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA),不但能够较好地放大非谐振线圈接收的信号,还可以与后级的商用谱仪系统匹配使用,将信号传输到控制台进行数字化处理。在商用300MHz Bruker AVANCE III谱仪上,通过接收前端成功探测到了重水样品的NMR(Nuclear Magnetic Resonance)信号,与谐振电路相比,文中接收前端具有无需重新调谐的优势,实验结果初步验证了该接收前端宽频探测的可行性。     

激光扫描仪接收系统的峰值保持电路设计

针对激光扫描仪接收系统对信号窄脉宽、高重频、大带宽的设计要求,提出2种保持时间可调的峰值保持电路的设计方法。一种利用跨导型放大电路实现峰值保持,单稳态触发器实现保持时间控制;一种利用FastFET运算放大器和与门延时实现保持时间可控的峰值保持电路。通过软件仿真对2种设计方法进行对比分析,选择更适合激光扫描仪接收系统的跨导型峰值保持电路。经实验验证,该电路可对15 ns脉宽、200 kHz重频和50 MHz带宽的信号有效保持,且保持时间可调。