[发明专利]一种雪崩光电探测器信号补偿装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种雪崩光电探测器信号补偿装置及方法，属于分布式光纤传感领域 。

背景技术

雪崩光电探测器（APD）是分布式光纤传感器系统中将光信号转化成电信号的关键部件， 雪崩光电探测器的增益稳定情况直接影响系统的性能指标及稳定性；但是雪崩光电探测器的增益深受工作环境温度和施加到雪崩光电探测器的电压的双重影响，要想保持雪崩光电探测器增益不变，必须在环境温度变化时，精确改变加到其上的电压值。现在解决这种问题的方法主要有两种，一种是将雪崩光电探测器置于一个温度恒定系统中，但这种方法需要引入一个恒温系统，控制方式复杂，增多了系统的风险点，同时也大大增大系统整体体积，受到很大限制；另一种方法是使用温敏电阻在环境温度变化时补偿雪崩光电探测器电压，控制雪崩光电探测器增益不变，但雪崩光电探测器增益受温度和电压影响是非线性的，此种方法经过严格调整后，在较小的温度范围内还可以满足要求，但在零下5至50℃范围内，雪崩光电探测器增益仍有较大改变。分布式光纤传感器系统需要一种在较宽温度范围内能够精确补偿雪崩光电探测器（APD）的响应的装置和方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种精确补偿雪崩光电探测器（APD）的非线性响应，使雪崩光电探测器（APD）在较宽的温度范围内（零下5至50℃）增益保持恒定的装置及方法。    

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种雪崩光电探测器信号补偿装置及方法，包括：

数字温度传感器、将光信号转化成电信号的雪崩光电探测器、对电压实行闭环控制的电压综合控制模块、用于数据存储的外部E2PROM，其特征在于：所述数字温度传感器和雪崩光电探测器被夹持在一个铝质热沉夹具中；所述数字温度传感器将雪崩光电探测器实时温度信息转化为数字信号传送给电压综合控制模块，所述电压综合控制模块输出电压信号给雪崩光电探测器，所述电压综合控制模块与外部E2PROM之间进行数据存取。

本发明的有益效果是：采用高精度数字温度传感器准确监测APD温度，通过和APD实际响应曲线拟合得到的公式精确计算施加到APD的电压，并在ADC反馈的基础上通过DAC精确调整施加到APD的电压值，很精确的控制APD增益在零下5至50℃温度范围内保持恒定。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述电压综合控制模块包括微控制器，模数转换器，数模转换器，雪崩管电源，所述雪崩管电源与雪崩光电探测器相连接，为雪崩光电探测器提供工作电压，所述微控制器与外部E2PROM相连接，用于数据的存取，所述微控制器还与数字温度传感器相连接，用于获取温度信息，所述模数转换器与雪崩管电源相连接，用于检测雪崩管电源的电压信号，所述模数转换器与微控制器相连接，用于将电压信号传送给微控制器，所述微控制器还与数模转换器相连接，用于传送调整信号给数模转换器，所述数模转换器与雪崩管电源电压调整端相连接，用于传送模拟电压信号，从而调整雪崩管电源的输出电压。

进一步，所述雪崩管电源的电压调整端输入0至2.5V的电压时，其输出端可对应输出0至300V范围内的电压值。

采用上述进一步方案的有益效果是利用微控制器控制数模转换器输出，数模转换器的输出调整雪崩管电源的输出，使雪崩管电源的输出可以精确补偿雪崩光电探测器（APD）的非线性响应，使雪崩光电探测器（APD）在较宽的温度范围内（零下5至50℃）的增益保持恒定。 

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明雪崩光电探测器（APD）在零下5至50℃范围内保持100倍增益以5℃为间隔分段测定的电压值列表；

图3为本发明分段电压测定值曲线（系列1）及拟合曲线（系列2）图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、外部E2PROM ，2、电压综合控制模块 ，3、微控制器 ，4、数模转换器（DAC） ，5、模数转换器（ADC） ，6、雪崩管电源 ，7、雪崩管光电探测器（APD） ，8、数字温度传感器。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1