远场激光光斑探测阵列设计

论文摘要

随着科技的发展,激光技术得到了越来越广泛的应用,其地位也是越来越重要。而传统的图像检测方式很难完成对远场大光斑的检测要求,为了实现对远场大功率激光器的性能检测,本文主要通过探测器点阵法来完成对远场激光光斑的能量检测。首先,本文对激光在大气中的能量传输过程进行了分析,详细介绍了大气气溶胶粒子对激光大气传输的影响状况,并采用MODTRAN软件进行了大气透过率的仿真。然后通过公式推导和实验相结合进行大气衰减模型的构建,尝试建立大气衰减系数与能见度的函数关系。然后,对整个探测系统在功能上进行模块化设计。重点为激光探测模块中峰值保持电路的研究和设计。为了确保其能够实现对窄脉冲激光信号的采集,在器件选型、工作原理上加以考虑,并进行了软件仿真和电路实验,以确保其探测性能。此外,对数据采集模块与图像显示模块均进行了功能和界面的介绍,保证能及时完成数据采集与结果显示。最后,将整个探测阵列进行性能实测,探测电路工作情况良好,能够完成对窄脉冲激光信号的探测与结果显示。实现了对脉宽10ns激光脉冲的探测与峰值保持,电压损失小于5%,整个电路的下垂速率在1.16mV/μs左右,电路的输出范围为0~2.5V。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 本课题的研究背景和意义

1.2 激光光斑测量技术的发展现状

1.3 论文主要内容与安排

2 激光大气衰减效应

2.1 激光的传输特性

2.2 分子的散射和吸收

2.3 大气气溶胶的物理特性

2.3.1 大气气溶胶

2.3.2 大气气溶胶的尺度模型

2.3.3 大气气溶胶粒子的折射率

2.3.4 大气气溶胶粒子的Mie散射理论

2.4 激光传输的MODTRAN仿真计算

2.4.1 MODTRAN软件简介

2.4.2 激光传输的MODTRAN仿真

2.5 激光大气衰减系数的理论计算

2.5.1 常用经验公式介绍

2.5.2 激光大气衰减系数的理论计算

2.5.3大气衰减实验

2.5.4 大气衰减模型精度分析

2.6 本章小结

3 探测阵列总体设计

3.1 系统总体方案

3.2 总体系统组成

3.2.1 激光探测模块组成

3.2.2 数据采集模块组成

3.2.3 图像显示模块组成

4 激光探测模块

4.1 峰值保持电路的基本理论

4.2 峰值保持电路的设计

4.2.1 脉冲信号采集电路

4.2.2 前置缓冲和放大电路

4.2.3 峰值保持电路

4.2.4 总体电路设计

4.3 仿真实验和结果分析

4.3.1 Multisim软件仿真与分析

4.3.2 峰值保持电路的基本功能验证

4.3.3 峰值保持电路的下垂速率检测

4.4 脉冲探测模块的PCB设计

4.5 光电探测器的标定

4.5.1 探测器标定的必要性

4.5.2 靶板中探测器的标定

4.6 本章小结

5 数据采集模块

5.1 数据采集板硬件介绍

5.2 控制程序框架设计

5.3 控制模块设计

5.3.1 AD芯片控制状态机实现

5.3.2 数据缓存实现

5.4 数据组合模块设计

5.5 网络传输模块设计

5.6 本章小结

6 图像显示模块

6.1 图像显示模块简介

6.1.1 功能介绍

6.1.2 工作流程

6.2 软件界面设计

7 系统测试

结论

致谢

参考文献

附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨恒睿

导师: 富容国

关键词: 激光探测,大气衰减,峰值保持电路,并行采集,能量分布

来源: 南京理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 南京理工大学

分类号: TN24

DOI: 10.27241/d.cnki.gnjgu.2019.001458

总页数: 77

文件大小: 4245K

下载量: 21

远场激光光斑探测阵列设计

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢