[发明专利]一种可调谐激光距离模拟器及距离模拟方法

权利要求书

1.一种可调谐激光距离模拟器，它由激光距离模拟模块和自定标模块组成，其特征在于：

所述的激光距离模拟模块包括激光接收单元、信号延迟单元，激光发射单元X，激光发射单元Z，光衰减器和延迟控制单元；

所述的激光接收单元由光衰减器、高速PIN管探测器模块，AD转换电路和比较电路组成，光衰减器通过一个分束光纤及透射激光光束方向与探测器稍微错开，来实现激光的衰减，比较电路输出一个信号延迟单元所需要的TTL电平；

所述的信号延迟单元具有四通道的延迟脉宽输出，1ps的分辨率，高达1000s的设定延迟时间，25ns的插入延迟，小于10ps的平均抖动，10MHz的速率，可编程的触发阈值及可调节的输出脉冲电平；

所述的激光发射单元X和激光发射单元Z采用光纤脉冲激光器，工作波长范围1063nm～1065nm，脉冲峰值功率≥1W，脉冲宽度≤10ns，重频≤10Hz；

所述光衰减器的衰减范围为1dB～35dB，衰减精度为0.03dB，输入功率+23dBm；

所述的自标定模块包括激光光源单元、标准光纤和平衡探测器单元，其中激光光源单元可使用激光测距敏感器激光发射端代替；激光光源单元发出的光脉冲被分束光纤1一分为二，两束光脉冲分别进入距离模拟器的激光接收单元和自标定系统的标准光纤，根据标准光纤的长度设置距离模拟器信号延迟单元的延迟量，使得二者匹配；进入标准光纤的光脉冲通过标准光纤输出端、距离模拟器的激光发射单元X或激光发射单元Z发出的光脉冲通过光衰减器、分束光纤2和耦合光纤分别进入平衡探测器的两个输入端；若示波器显示平衡探测器的模拟电信号只包含一个脉冲，则说明标准光纤的长度与设置距离模拟器信号延迟单元的延迟量二者匹配；否则，调整距离模拟器延迟单元的延迟时间使标准光纤的长度与设置距离模拟器信号延迟单元的延迟量二者相匹配；

可调谐激光距离模拟器工作过程如下：当激光接收单元响应到经入射光纤耦合到的由激光测距敏感器发出的激光脉冲后，激光接收单元对激光脉冲信号适当的衰减、光电信号转化、模数转换，以TTL电平脉冲的形式触发信号延迟单元，启动延迟计时，延迟所设定的时间结束以后，信号延迟单元发出TTL电平脉冲分别触发激光发射单元X、激光发射单元Z出光，经光衰减器根据实际需求做特定的衰减后，通过光纤耦合进入激光测距敏感器的接收望远镜被其探测，实现了激光测距敏感器X、Z两个方向的距离信息的模拟；通过延迟控制单元设定不同的延迟时间和实现不同距离信息的模拟。

2.一种基于如权利要求1所述激光距离模拟器的激光距离模拟方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：自定标，启动激光光源单元，激光光源单元发出的激光进入入射光纤后被分束光纤1分为2束激光，2束激光分别进入距离模拟器的激光接收单元和自标定系统的标准光纤，根据标准光纤的长度设置距离模拟器信号延迟单元的延迟量，使得二者匹配；进入标准光纤的光脉冲通过标准光纤输出端、距离模拟器的激光发射单元X或激光发射单元Z发出的光脉冲通过光衰减器、分束光纤2和耦合光纤分别进入平衡探测器的两个输入端，若示波器显示平衡探测器输出为一个脉冲，说明距离模拟器的模拟量和标准光纤长度匹配；若平衡探测器输出为两个脉冲，需要对距离模拟器的延迟时间t参数加以修正根据试验结果调整距离模拟器的延迟时间t参数公式中的修正值x：

t=2Lc+x---(1)]]>

式中：L为要模拟的距离信息，c为光速，x为修正值，初始值取任意实数；

步骤2：延迟控制单元参数设置：根据要求模拟的距离，信号延迟单元设置相应的时间延迟，光衰减器做出相应的衰减；

步骤3：整个系统开始运作，激光接收单元，接收激光测距敏感器的激光，将光信号转化为TTL电平，触发信号延迟器，延迟X、Z两个通道的两个特定的时间后，输出为TTL电平，触发激光发射单元X、Z发光，光衰减器根据实际情况，做适当的衰减后，激光测距敏感器的接收望远镜接收回波信号，得到激光测距敏感器的检测结果；

步骤4：根据要求模拟的其它不同的距离，重新设置信号延迟单元相应的时间延迟，重复步骤3，得到该模拟距离下的激光测距敏感器的检测结果。