变间隔激光窄脉冲组合捕获系统及方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112636721A(43)申请公布日2021.04.09(21)申请号202011388756.X(22)申请日2020.12.01(71)申请人西安现代控制技术研究所地址710065陕西省西安市雁塔区丈八东路10号(72)发明人廖鸣　孙卫平　吕鸿鹏　任勐　常磊　李琳　杜柏成　(74)专利代理机构中国兵器工业集团公司专利中心11011代理人周恒(51)Int.Cl.H03K3/02(2006.01)H03K19/14(2006.01)权利要求书2页 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 书5页附图1页(54)发明名称变间隔激光窄脉冲组合捕获系统及方法(57)摘要本发明属于光电测试技术领域，具体涉及一种变间隔激光窄脉冲组合捕获系统及方法。本发明具有触发参数可配置、采样率可设定、采样率高的特点，适合用于捕获无法预知掌握发射规律的窄脉冲信号，主要解决了对变间隔激光窄脉冲的捕获和采集问题。该技术采用了具有高灵敏度触发器的高速数据采集模块组成激光脉冲采集系统。本发明采用高灵敏度触发器对激光窄脉冲进行捕获，所述高灵敏度触发器具备脉宽和幅度组合触发功能，根据激光窄脉冲的特征参数对高灵敏度触发器进行合理配置，即可有效捕获激光窄脉冲信号，从而确保高速数据采集模块能够采集到有效的激光脉冲波形数据，保证激光脉冲采集系统的可靠性。CN112636721ACN112636721A权　利　要　求　书1/2页1.一种变间隔激光窄脉冲组合捕获系统，其特征在于，所述组合捕获系统包括：组合触发器和高速数据采集模块；所述组合触发器具有脉宽触发模块和幅度触发模块的两个触发模块，所述脉宽触发模块用于在信号中捕获到所设定脉宽范围的脉冲时，输出脉宽触发信号；所述幅度触发模块用于在信号中捕获到信号超出所设定的电压幅度时，输出幅度触发信号；所述脉宽触发信号与所述幅度触发信号经过逻辑与电路，输出最终触发信号控制高速数据采集模块完成对激光窄脉冲的采集和存储操作。2.如权利要求1所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获系统，其特征在于，所述脉宽触发模块用于根据激光窄脉冲的脉宽特征参数设定有效触发脉宽范围，所述脉宽触发模块在信号中捕获到所设定的有效触发脉宽范围的脉冲时输出脉宽触发信号，从而滤除脉宽超限的杂波信号。3.如权利要求2所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获系统，其特征在于，所述脉宽触发模块触发脉宽的最低值为10ns，最大值为1μs。4.如权利要求1所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获系统，其特征在于，所述幅度触发模块用于根据激光窄脉冲的电压幅度特征参数设定有效幅度触发电平，所述幅度触发模块在信号中捕获到信号超出所设定有效幅度触发电平的电压幅度时，输出幅度触发信号，从而滤除幅度很小的杂波信号。5.如权利要求1所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获系统，其特征在于，所述有效幅度触发电平最低为0.1V，最高为数字采集模块的上限。6.如权利要求1所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获系统，其特征在于，所述脉宽触发模块输出的脉宽触发信号，与所述幅度触发模块输出的幅度触发信号经过逻辑与之后输出最终触发信号，避免单个触发器容易误触发，从而确保采集到激光窄脉冲的有效信号部分。7.一种变间隔激光窄脉冲组合捕获方法，其特征在于，所述组合捕获方法基于权利要求1所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获系统来实施，所述变间隔激光窄脉冲组合捕获方法包括如下步骤：步骤1：所述脉宽触发模块在信号中捕获到所设定脉宽范围的脉冲时，输出脉宽触发信号；步骤2：所述幅度触发模块在信号中捕获到信号超出所设定的电压幅度时，输出幅度触发信号；步骤3：所述脉宽触发信号与所述幅度触发信号经过逻辑与电路，输出最终触发信号控制高速数据采集模块完成对激光窄脉冲的采集和存储操作。8.如权利要求7所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获方法，其特征在于，所述步骤1中，所述脉宽触发模块根据激光窄脉冲的脉宽特征参数设定有效触发脉宽范围，所述脉宽触发模块在信号中捕获到所设定的有效触发脉宽范围的脉冲时输出脉宽触发信号，从而滤除脉宽超限的杂波信号；所述脉宽触发模块触发脉宽的最低值为10ns，最大值为1μs。9.如权利要求7所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获方法，其特征在于，所述步骤2中，所述幅度触发模块根据激光窄脉冲的电压幅度特征参数设定有效幅度触发电平，所述幅度触发模块在信号中捕获到信号超出所设定有效幅度触发电平的电压幅度时，输出幅度触发信号，从而滤除幅度很小的杂波信号；所述有效幅度触发电平最低为0.1V，最高为数字采集模2CN112636721A权　利　要　求　书2/2页块的上限。10.如权利要求7所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获方法，其特征在于，所述步骤3中，所述脉宽触发模块输出的脉宽触发信号，与所述幅度触发模块输出的幅度触发信号经过逻辑与之后输出最终触发信号，避免单个触发器容易误触发，从而确保采集到激光窄脉冲的有效信号部分。3CN112636721A说　明　书1/5页变间隔激光窄脉冲组合捕获系统及方法技术领域[0001]本发明属于光电测试技术领域，具体涉及一种变间隔激光窄脉冲组合捕获系统及方法，其通过脉宽和幅度组合触发方式，快速有效捕获变间隔激光窄脉冲信号，从而确保采集到激光窄脉冲的有效信号部分。背景技术[0002]随着激光技术的发展，激光侦测和激光制导在军事上得到了广泛的应用。激光照射光源的编码和能量是激光信息场的重要特征参数，是评价激光照射光源的应用效果的重要依据。以往激光照射光源输出的激光编码具有固定频率，只需要捕获一次激光脉冲信号，便可以根据激光重频参数预测激光脉冲到达时刻。但是，变间隔激光编码无法预测激光脉冲到达时刻，因此，有必要为变间隔激光窄脉冲采集系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一种有效的信号捕获方法，从而确保采集到激光窄脉冲的有效信号部分，避免无效杂波信号占用宝贵的数采系统高速缓存资源。发明内容[0003](一)要解决的技术问题[0004]本发明要解决的技术问题是：如何提供一种有效触发的方案，快速有效捕获变间隔激光窄脉冲信号，从而确保采集到激光窄脉冲的有效信号部分。[0005](二)技术方案[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种变间隔激光窄脉冲组合捕获系统，所述组合捕获系统包括：组合触发器和高速数据采集模块；[0007]所述组合触发器具有脉宽触发模块和幅度触发模块的两个触发模块，所述脉宽触发模块用于在信号中捕获到所设定脉宽范围的脉冲时，输出脉宽触发信号；所述幅度触发模块用于在信号中捕获到信号超出所设定的电压幅度时，输出幅度触发信号；所述脉宽触发信号与所述幅度触发信号经过逻辑与电路，输出最终触发信号控制高速数据采集模块完成对激光窄脉冲的采集和存储操作。[0008]其中，所述脉宽触发模块用于根据激光窄脉冲的脉宽特征参数设定有效触发脉宽范围，所述脉宽触发模块在信号中捕获到所设定的有效触发脉宽范围的脉冲时输出脉宽触发信号，从而滤除脉宽超限的杂波信号。[0009]其中，所述脉宽触发模块触发脉宽的最低值为10ns，最大值为1 μs。[0010]其中，所述幅度触发模块用于根据激光窄脉冲的电压幅度特征参数设定有效幅度触发电平，所述幅度触发模块在信号中捕获到信号超出所设定有效幅度触发电平的电压幅度时，输出幅度触发信号，从而滤除幅度很小的杂波信号。[0011]其中，所述有效幅度触发电平最低为0.1V，最高为数字采集模块的上限。[0012]其中，所述脉宽触发模块输出的脉宽触发信号，与所述幅度触发模块输出的幅度触发信号经过逻辑与之后输出最终触发信号，避免单个触发器容易误触发，从而确保采集4CN112636721A说　明　书2/5页到激光窄脉冲的有效信号部分。[0013]此外，本发明还提供一种变间隔激光窄脉冲组合捕获方法，所述组合捕获方法基于所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获系统来实施，所述变间隔激光窄脉冲组合捕获方法包括如下步骤：[0014]步骤1：所述脉宽触发模块在信号中捕获到所设定脉宽范围的脉冲时，输出脉宽触发信号；[0015]步骤2：所述幅度触发模块在信号中捕获到信号超出所设定的电压幅度时，输出幅度触发信号；[0016]步骤3：所述脉宽触发信号与所述幅度触发信号经过逻辑与电路，输出最终触发信号控制高速数据采集模块完成对激光窄脉冲的采集和存储操作。[0017]其中，所述步骤1中，所述脉宽触发模块根据激光窄脉冲的脉宽特征参数设定有效触发脉宽范围，所述脉宽触发模块在信号中捕获到所设定的有效触发脉宽范围的脉冲时输出脉宽触发信号，从而滤除脉宽超限的杂波信号；所述脉宽触发模块触发脉宽的最低值为10ns，最大值为1μs。[0018]其中，所述步骤2中，所述幅度触发模块根据激光窄脉冲的电压幅度特征参数设定有效幅度触发电平，所述幅度触发模块在信号中捕获到信号超出所设定有效幅度触发电平的电压幅度时，输出幅度触发信号，从而滤除幅度很小的杂波信号；所述有效幅度触发电平最低为 0.1V，最高为数字采集模块的上限。[0019]其中，所述步骤3中，所述脉宽触发模块输出的脉宽触发信号，与所述幅度触发模块输出的幅度触发信号经过逻辑与之后输出最终触发信号，避免单个触发器容易误触发，从而确保采集到激光窄脉冲的有效信号部分。[0020](三)有益效果[0021]与现有技术相比较，本发明提出了一种基于脉宽+幅度组合触发器的高速数据采集模块，用于捕获变间隔激光窄脉冲信号，可以有效提高对变间隔窄脉冲信号的捕获概率，而且该方法也适用于固定间隔的激光脉冲信号，为采集激光信号提出了一种更有效的方法。附图说明[0022]图1为本发明的原理示意图；[0023]图2为本发明的数据采集软件界面截图。[0024]图3及图4为本发明方案实施过程中的脉冲信号示意图。具体实施方式[0025]为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。[0026]为了有效捕获变间隔激光窄脉冲信号，需要采用触发器对信号特征进行分析，判断信号特征符合激光窄脉冲特征时，触发器产生触发信号控制高速数据采集模块采集、存储数据。由于激光窄脉冲信号经激光探测器转换成电脉冲信号时，容易受到环境中的干扰信号影响产生杂波，误触发采集系统采集无效数据。所述高灵敏度触发器具备脉宽和幅度5CN112636721A说　明　书3/5页组合触发功能，根据激光窄脉冲的脉宽和幅度两个特征参数进行合理地配置，即可有效捕获激光窄脉冲信号，从而确保高速数据采集模块能够采集到有效的激光脉冲波形数据，保证激光脉冲采集系统的可靠性。[0027]为解决现有技术问题，本发明提供一种变间隔激光窄脉冲组合捕获系统，如图1所示，所述组合捕获系统包括：高灵敏度的组合触发器和高速数据采集模块；[0028]所述组合触发器具有脉宽触发模块和幅度触发模块的两个触发模块，所述脉宽触发模块用于在信号中捕获到所设定脉宽范围的脉冲时，输出脉宽触发信号；所述幅度触发模块用于在信号中捕获到信号超出所设定的电压幅度时，输出幅度触发信号；所述脉宽触发信号与所述幅度触发信号经过逻辑与电路，输出最终触发信号控制高速数据采集模块完成对激光窄脉冲的采集和存储操作。[0029]其中，所述脉宽触发模块用于根据激光窄脉冲的脉宽特征参数设定有效触发脉宽范围，所述脉宽触发模块在信号中捕获到所设定的有效触发脉宽范围的脉冲时输出脉宽触发信号，从而滤除脉宽超限的杂波信号。[0030]其中，所述脉宽触发模块触发脉宽的最低值为10ns，最大值为1 μs。[0031]其中，所述幅度触发模块用于根据激光窄脉冲的电压幅度特征参数设定有效幅度触发电平，所述幅度触发模块在信号中捕获到信号超出所设定有效幅度触发电平的电压幅度时，输出幅度触发信号，从而滤除幅度很小的杂波信号。[0032]其中，所述有效幅度触发电平最低为0.1V，最高为数字采集模块的上限。[0033]其中，所述脉宽触发模块输出的脉宽触发信号，与所述幅度触发模块输出的幅度触发信号经过逻辑与之后输出最终触发信号，避免单个触发器容易误触发，从而确保采集到激光窄脉冲的有效信号部分。[0034]此外，本发明还提供一种变间隔激光窄脉冲组合捕获方法，所述组合捕获方法基于所述的变间隔激光窄脉冲组合捕获系统来实施，所述变间隔激光窄脉冲组合捕获方法包括如下步骤：[0035]步骤1：所述脉宽触发模块在信号中捕获到所设定脉宽范围的脉冲时，输出脉宽触发信号；[0036]步骤2：所述幅度触发模块在信号中捕获到信号超出所设定的电压幅度时，输出幅度触发信号；[0037]步骤3：所述脉宽触发信号与所述幅度触发信号经过逻辑与电路，输出最终触发信号控制高速数据采集模块完成对激光窄脉冲的采集和存储操作。[0038]其中，所述步骤1中，所述脉宽触发模块根据激光窄脉冲的脉宽特征参数设定有效触发脉宽范围，所述脉宽触发模块在信号中捕获到所设定的有效触发脉宽范围的脉冲时输出脉宽触发信号，从而滤除脉宽超限的杂波信号；所述脉宽触发模块触发脉宽的最低值为10ns，最大值为1μs。[0039]其中，所述步骤2中，所述幅度触发模块根据激光窄脉冲的电压幅度特征参数设定有效幅度触发电平，所述幅度触发模块在信号中捕获到信号超出所设定有效幅度触发电平的电压幅度时，输出幅度触发信号，从而滤除幅度很小的杂波信号；所述有效幅度触发电平最低为 0.1V，最高为数字采集模块的上限。[0040]其中，所述步骤3中，所述脉宽触发模块输出的脉宽触发信号，与所述幅度触发模6CN112636721A说　明　书4/5页块输出的幅度触发信号经过逻辑与之后输出最终触发信号，避免单个触发器容易误触发，从而确保采集到激光窄脉冲的有效信号部分。[0041]实施例1[0042]如图1所示，本实施例提供了一种具有高灵敏度触发器的高速数据采集模块，包括：高灵敏度触发器和高速数据采集模块，所述高灵敏度触发器能够捕获变间隔激光窄脉冲信号，所述高速数据采集模块可在高灵敏度触发器输出的触发信号控制下采集、存储激光脉冲信号，其中：[0043]所述高灵敏度触发器具有脉宽触发和幅度触发两个触发模块，如图3所示，所述脉宽触发模块在信号中搜索脉冲信号上升沿和下降沿，以脉冲上升沿峰值50％位置作为脉宽起始点Ps，以脉冲下降沿峰值50％位置作为脉宽终止点Pt，根据采样率计算脉宽λ，并且与设定的脉宽范围做比较，如果脉宽在设置的范围内，即λmin<λ<λmax，则输出脉宽触发信号，反之不满足条件则不输出触发信号。[0044]如图4所示，所述幅度触发模块在信号中搜索脉冲信号上升沿，且判读信号尖峰的幅度Vf和位置Pf，判断尖峰幅度是否超出设定的电平阈值，如果超出阈值则输出幅度触发信号，反之不满足条件则不输出触发信号。[0045]所述高灵敏度触发器具备脉宽和幅度组合触发功能，根据激光窄脉冲的脉宽和幅度两个特征参数进行合理地配置，即可有效捕获激光窄脉冲信号，从而确保高速数据采集模块能够采集到有效的激光脉冲波形数据，保证激光脉冲采集系统的可靠性。[0046]由于激光窄脉冲信号经激光探测器转换成电脉冲信号时，容易受到环境中的干扰信号影响产生杂波，误触发采集系统采集无效数据。[0047]所述高灵敏度触发器是否输出触发信号取决于两个条件，第一个条件是将所述脉宽触发信号与所述幅度触发信号经过逻辑与电路输出一路触发信号，第二个条件是通过判读两个触发器捕获的信号位置是否一致，判读依据为Ps