[发明专利]多通道热释电能量平衡测量系统及能量测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及热释电能量平衡测量装置及能量测量方法，具体指多通道热释电能量平衡测量系统及能量计算方法。

 

背景技术

在研究高能激光束与等离子体相互作用的试验中，准确测量注入激光束的能量和最终输出能量的平衡性是实现多路高能激光器功率精密诊断的基础。当前能量平衡测量中多数采用高灵敏度的热释电探测器，探测器是利用晶体的自极化效应工作的，当探测器灵敏面受到激光照射时，会使其晶片的温度发生变化产生热电效应。目前，用于热释电能量平衡测量的系统是由固定级增益放大器和固定带宽滤波器构成。在多通道热释电能量平衡测量中，需要根据热释电型探测器输出信号的频带和幅值范围，动态调整放大器增益和滤波器带宽，并能有效抑制环境中杂散光的干扰。现有的用于热释电能量平衡测量的装置使用时存在如下不足：

首先，由于现有测量系统结构的限制，在调整放大器增益和滤波器带宽时需要拆卸设备，通过手动配置开关来实现，操作和使用非常不便；其次，由于多通道热释电能量平衡测量中，需要多次对放大器增益和滤波器带宽进行调整，则需要多次对设备进行拆装，这便给设备的可靠性和可维护性造成了困难；第三，现有的处理系统中放大器和滤波器的结构上存在复杂的电路，增益和带宽的可调整级数较少。第四，现有的测量系统只能一定程度上抑制有用信号频带外的噪声，而对环境中杂散光的干扰无能为力。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明解决的技术问题是：实现在线调整放大器增益和带宽滤波器带宽，同时增加了可调级数，操作方便。

解决该技术问题，本发明是这样实现的：一种多通道热释电能量平衡测量系统，其特征在于：包括热释电型探测器（1010）、单端至差分转换器（1001）、前置可编程增益放大器（1002）、后置可编程增益放大器（1005）、带通滤波器（1011）、主通道放大器（1007）、冗余通道放大器（1008）、信号采集及控制模块（1009）和增益及带通滤波器带宽控制模块（1006）；

所述热释电型探测器（1010）、单端至差分转换器（1001）、前置可编程增益放大器（1002）、带通滤波器（1011）、后置可编程增益放大器（1005）、主通道放大器（1007）、信号采集及控制模块（1009）和增益及带通滤波器带宽控制模块（1006）依次连接；

所述冗余通道放大器（1008）连接于后置可编程增益放大器（1005）和信号采集及控制模块（1009）之间；

所述增益及带通滤波器带宽控制模块（1006）的输出端分别与前置可编程增益放大器（1002）的控制端、带通滤波器（1011）的控制端和后置可编程增益放大器（1005）的控制端隔离连接；

所述信号采集及控制模块（1009）采用自适应频谱分析方法对采集的信号进行分析和处理，并将处理结果传输给增益及带通滤波器带宽控制模块（1006），所述增益及带通滤波器带宽控制模块（1006）将该处理结果下载到前置可编程增益放大器（1002）和后置可编程增益放大器（1005）及带通滤波器（1011）。

进一步，所述带通滤波器（1011）由依次连接的可编程开关电容高通滤波器（1003）和可编程开关电容低通滤波器（1004）构成；

所述可编程开关电容高通滤波器（1003）的输入端与前置可编程增益放大器（1002）输出端连接，可编程开关电容高通滤波器（1003）的控制端与增益及带通滤波器带宽控制模块（1006）的输出端隔离连接；

所述可编程开关电容低通滤波器（1004）的输出端与后置可编程增益放大器（1005）的输入端连接，可编程开关电容低通滤波器（1004）的控制端与增益及带通滤波器带宽控制模块（1006）的输出端隔离连接。

本发明多通道热释电能量平衡测量系统的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

a.采用权利要求1所述的多通道热释电能量平衡测量系统进行信号采集；

a1.所述多通道热释电能量平衡测量系统自适应调整前置可编程增益放大器（1002）和后置可编程增益放大器（1005）的增益及带通滤波器（1011）的带宽，调整完毕后，增益及带通滤波器带宽控制模块（1006）向信号采集及控制模块（1009）发出触发信号；

a2. 所述信号采集及控制模块（1009）接收到触发信号后，开始采集主通道放大器（1007）与冗余通道放大器（1008）传输的信号，并对采集的信号进行储存；

b.所述信号采集及控制模块（1009）对采集的信号进行能量计算，具体步骤如下：