Способ приема оптических сигналов

Четвертый порт ввода ЭВМ 6 связан свыходами АЦП. 5. ЭВМ 6 отдельными линиями связана с внешним синхронизато"ром, и с входом.запуска АЦП 5,Устройство работает следующим об-.разом. В начале. первого акта зондирования объекта исследования на ЭВИ 6поступает внешний сигнал синхронизации, например, от зондирующего лазера, Фотоприемник 1 принимает оптические сигналы, .отраженные или рассеянные объектом, преобразует их в электрические и подает их на аналоговыйкоммутатор 2, Фотоприемник представляет собой фотодетектор с многокаскадным усилителем, в котором выходныесигналы могут сниматься как с оконечного,.так и с промежуточного каскадов (таким фотоприемником является, например, ФЭУ,со схемой сигналас анода и диодов) . Блок автоматического выбора диапазона измерений фотоприемника вырабатывает цифровойкод, который, пройдя через цифровойкоммутатор 3, пропускает на выходаналогового коммутатора 2 сигнал лишьс одного канала (поддиапазона) фотоприемника с максимальным ненасыщенным .усилением. Отметим, что в первом акте зондирования-приема сигнал с первого выходного порта ЭВИ 6, подаваемый на коммутатор 3, отсутствует,что предопределяет управление коммутатором 2 от блока автоматического35выбора диапазона измерений. Управляющий код на усилитель 4 от третьеговыходного порта ЭВМ 6 также отсутствует, и,усиление усилителя 4 номинально. С выхода ЛЦП 5 на выходустройства и на ЭВМ 6 подается цифровой код, соответствующий входноМусигналу в моменты запуска АЦП,от ЭВИ.Приведенное выше описание соответствует автоматическому режимуработы устройства, которому присущинедостатки, связанные с потерями информации, когда уровень принимаемогосигнала таков, что попадает. на границу двух поддиапазонов. Будем контролировать длительность Ф временного интервала между переключениямидвух соседних подднапаэонов (фиг. 2)и зададимся минимальной длительностьюлв автоматическом режиме. Определив, что 6 с 2, в последующихактах зондирования среды в предположении.малой изменчивости оптических параметров за время измерений(несколько актов зондирования-приема) можно принудительно включить один из двух соседних поддиапаэонов на время частых переключений и скорректировать коэффициент усиления в этом поддиапаэоне с тем, чтобы в данном интервале времени весь сигнал бып измерен в этом выбранном поддиапазоне. Если же на каком-то отрезке времени 6 и ъ .ьа ,то устройство работаЛ лет в автоматическом режиме по извест ному. способу.Как правило, в задачах лазерного зондирования атмосферы интервал времени Тр приема полезных сигналов от объекта исследования значительно меньше периода повторения (Т) актов зондирования-приема, Так, для лидаров с твердотельными лазерами характерные периоды следования Т зондирующих импульсов обычно больше 10 мс, в то время, как длительность Тв приня" того полезного сигнала при токовом режиме регистрации не превышает обычно 20-30 мкс. Поэтому, после первого акта приема имеется достаточно времени (Т-Тп) для того, чтобы с помощью ЭВМ можно было проанализировать информацию, идентифицировать интервалы частых переключений (с малыми интервалами времени между соседними переключениями) и к следующим актам зондирования-приема обеспечить принудительный выбор поддиапаэоиа.С целью расширения диапазона измерительного преобразования фотоприемника на ФЭУ применен съем выходных сигналов как с его анода, так и с динодов (эквивалент системы фотодетектор плюс многокаскадный усилитель). Выходные сигналы ФЭУ подаются на аналоговый коммутатор.и логическую схему выбора канала (блок автоматического выбора диапазона измерений), которая фактически представляет собой дешифратор и набор компараторов, входы которых соединены с вьмодами фотоприемника (ФЭУ), а выходы - с,дешифраторомНа фиг. 1 подобный блок подразумевается в составе фотоприемника 1. Дешифратор преобразует1632 141 ненасьпхенным усилением. (В исходном состоянии рабочим установлен канал с максимальной чувствительностью (с максимальным усилением. Последний код подается на управляющий вход аналогового коммутатора и пропускает на выход сигнал лишь с этого канала (выхода фотоприемника), На фиг, 2 а, б показаны верхний 05 и нижний Бн уровни сигналов в первом (У ) и втором (0) каналах, которые ограничивают амплитудный диапазон работы каждого канала, При достижении сигналом уровня Б канальный компаратор срабатывает и вызывает переключение аналогового коммутатора. Заштрихо-. ванные области соответствуют рабочему каналу в каждый момент (рассмотрены . лишь 2 соседних поддиапазона), Фиг.2 в иллюстрирует, какой поддиапазон является рабочим в разные интервалы времени. В интервале Сичкон видны частые переключения двух соседних поддиапазонов.Фиг, 2 г и заштрихованная область. под пунктирной линией на фиг, 2 а соответствует режиму принудительного выбора поддиапазона (в нашем случае- первого) в интеРвале Гяац коикоторый устанавливается, если окажется, что интервал между переключениями поддиапазоновменьше заоанееЦ Л выбранного интервала времени ь ( Р)Результат измерений 0 передается на выход устройства в таком виде: данный момент рабочим) каскадов усиления приемоусилительного тракта, причем в ре"жиме автоматического выбораВ Во,в принудительном режиме ВВ К.о нормт,е. корректируется на величину коэффициента нормировки. Здесь В в . номианальное усиление предыдущих каскадов.На выход устройства, реализующегоспособ, подается сигнал С = А К навью од 7 (фиг. 1) - в аналоговой фор-ме его. цифровой эквивалент - на вы ход 9, коэффициент В - на, выход 9(также в цифровой Форме) . Изобретение позволяет значительносократить потери информации при прие" ме оптических сигналов в широком динамическом диапазоне, когда выходной сигнал фотоприемйого устройства оказывается на границе двух поддиапазонов, попеременно то в одном, то в другом. Предлагаемый принудительный выбор. рабочего поддиапазона на основе анализа периода междиапазонных переключений (частоты переключений) позволяет устранить частые пере- ЗО ключения и тем самым избежать потерьинформации во время переключений, а значит - повысить достоверность результатов измерений. 35 Формула изобретениягде А - коэффициент, пропорциональный уровню выходного сигналав рабочем поддиапазоне;К - коэффициент усиления регулируемого усилителя, причемКК - номинальному коэффиоциенту усиления в режиме автоматического выбора поддиапазона и К = Ко/Кноомрежиме принудительного выбораподдиапазона Х норм коэффициент нормирования;В - усиление всех предыцущнх(относительно выбранного в Способ приема оптических сигналов,заключающийся в преобразовании их О в электрические, многокаскадном ихусилении и автоматическом переключении амплитудных поддиапазонов измерений, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности 4 приема, дополнительно измеряют периодследования переключений, соседних поддиапаэонов, определяют временной интервал непревьппенпя этим периодом заданной длительности и в этом питера вале времени осуществляют принудительный выбор поддиапазона измерений и регулировку усиления в нем при последующих актах приема.(х,7 тор И. шн Подписи ГКНТ СССР тве 11.ВНИИПИ ГосударсвюавюевщВЕЕаеЕ оиэводственноЬг.2Составитель А. ЯстрТехред М,Дидык ного комитета по иэобрете 035, Москва, Ж, Раушск ательский комбинат нПатен м и открытиям иаб., д. 4/5 г. Ужгород, ул. Гагарина,