激光接收电路及距离校准设备的制作方法

本实用新型涉及光电检测技术领域，具体而言，涉及一种激光接收电路及距离校准设备。

背景技术：

信号混频是指利用非线性元件，把两个不同频率的电信号进行混合，通过选频回路得到第三个频率的信号的过程，目前，实现激光信号的接收与混频时，需要先分别完成两路激光信号的光电转换，然后再通过混频器件来实现电学信号的混频。

发明人经研究发现，现有的实现方式由于信号需要进行分别光电转换并进行混频而存在电路复杂的问题，而且还存在混频质量与稳定性控制较难的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种激光接收电路及距离校准设备，以有效缓解电路复杂的情况，并能有效提高混频质量和稳定性。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：

一种激光接收电路，应用于包括主发射器和参考发射器的距离校准设备，所述激光接收电路包括光电接收器和选频放大网络电路，所述光电接收器与所述选频放大网络电路电连接；

所述光电接收器同时接收所述主发射器发射的第一调制激光和所述参考发射器发射的第二调制激光以进行混频处理，并将混频处理得到的调制激光进行光电转换生成一电流信号并发送至所述选频放大网络电路，所述选频放大网络电路对所述电流信号进行选频和放大处理后得到一中频信号并输出。

可选的，在上述激光接收电路中，所述选频放大网络电路包括一级选频放大电路和二级选频放大电路，所述一级选频放大电路连接于所述光电接收器与所述二级选频放大电路之间；

所述一级选频放大电路接收所述光电接收器发送的电流信号进行选频和放大处理后得到第一中频信号并发送至所述二级选频放大电路，所述二级选频放大电路对所述第一中频信号进行选频和放大处理后得到第二中频信号并输出。

可选的，在上述激光接收电路中，所述一级选频放大电路包括第一电阻、第二电阻、第一运算放大器、第一电容、第二电容以及第三电容，所述第一电阻连接于所述光电接收器的输出端与所述第一运算放大器的异相输入端之间，第一运算放大器的异相输入端与电源连接、输出端与所述二级选频放大电路的输入端连接，所述第一电容的一端连接于光电接收器的输出端与第一电阻之间、另一端接地，所述第二电容的一端连接于所述第一电阻与所述第一运算放大器的异相输入端之间、另一端接地，所述第二电阻和所述第三电容并联后连接于所述第一运算放大器的输出端与异相输入端之间。

可选的，在上述激光接收电路中，所述二级选频放大电路包括第四电容、第五电容、第六电容、第二运算放大器、第三电阻、第四电阻以及第五电阻，所述第四电容的第一端与所述第一运算放大器的输出端连接、第二端通过所述第三电阻与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端与所述第二运算放大器的异相输入端连接，所述第二运算放大器的同相输入端与所述电源连接，所述第四电阻连接于所述第二运算放大器的异相输入端与输出端之间，所述第六电容的第一端与所述第二运算放大器的异相输入端、第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第五电阻的一端连接于所述第三电阻与所述第五电容之间、另一端接地。

可选的，在上述激光接收电路中，所述激光接收电路还包括参考电压电路，所述参考电压电路设置于所述电源与所述第一运算放大器的同相输入端和第二运算放大器的同相输入端之间。

可选的，在上述激光接收电路中，所述参考电压电路包括第六电阻、第七电阻、第七电容以及第八电容，所述第六电阻的一端与所述电源连接、另一端分别与所述第一运算放大器的同相输入端和第二运算放大器的同相输入端连接，所述第七电阻的一端与所述第六电阻与所述第一运算放大器的同相输入端连接的一端连接、另一端接地，所述第七电容的一端与所述第六电阻和所述第一运算放大器的同相输入端连接的一端连接、另一端接地，所述第八电容的一端与所述第六电阻和所述第一运算放大器的同相输入端连接的一端连接、另一端接地。

可选的，在上述激光接收电路中，所述距离校准设备还包括处理器，所述激光接收电路还包括过载监测电路，所述过载监测电路包括第八电阻和第九电容，所述第八电阻的一端与所述第一运算放大器的输出端连接、另一端通过所述第九电容与地连接，所述第八电阻与所述第九电容连接的一端还与所述处理器连接。

可选的，在上述激光接收电路中，所述光电接收器包括光电雪崩二极管，所述光电雪崩二极管的阴极与电源电路连接、阳极与所述选频放大网络电路的输入端连接。

可选的，在上述激光接收电路中，所述光电接收器还包括第九电阻，所述光电雪崩二极管的阴极通过所述第九电阻与所述电源电路连接，所述电源电路为高压直流电路。

本实用新型还提供一种距离校准设备，包括：主发射器、参考发射器、处理器以及上述的激光接收电路，所述激光接收电路包括光电接收器和选频放大网络电路，所述光电接收器与所述选频放大网络电路电连接，所述选频放大网络电路与所述处理器电连接；

所述主发射器用于向待测目标发射第一调制激光并经过所述待测目标反射至所述光电接收器；

所述参考发射器用于在所述主发射器发射第一高频调制光的同时发射第二调制激光至所述光电接收器；

所述光电接收器用于同时接收所述第一调制激光和所述第二调制激光进行光电转换生成一电流信号并发送至所述选频放大网络电路，所述选频放大网络电路对所述电流信号进行选频和放大处理后得到一中频信号并输出至所述处理器；

所述处理器用于根据所述中频信号进行相位分析以得到一距离值。

本实用新型提供的激光接收电路及距离校准设备，激光接收电路包括光电接收器和选频放大网络电路，光电接收器与选频放大网络电路电连接，光电接收器同时接收主发射器发射的第一调制激光和参考发射器发射的第二调制激光以进行混频处理，并将混频处理得到的调制激光进行光电转换生成一电流信号并发送至选频放大网络电路，选频放大网络电路对电流信号进行选频和放大处理后得到一中频信号并输出，进而有效缓解电路复杂的问题，并能有效提高混频质量和稳定性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的部分实施例，因此不应被看作是对本实用新型保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种距离校准设备的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种激光接收电路的连接框图。

图3为本实用新型实施例提供的一种激光接收电路的电路原理图。

图4为本实用新型实施例提供的一种激光接收电路的另一电路原理图。

图标：10-距离校准设备；30-待测目标；100-激光接收电路；110-光电接收器；130-选频放大网络电路；131-一级选频放大电路；133-二级选频放大电路；150-参考电压电路；170-过载监测电路；D1-光电雪崩二极管；A1-第一运算放大器；A2-第二运算放大器；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；R8-第八电阻；R9-第九电阻；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；C4-第四电容；C5-第五电容；C6-第六电容；C7-第七电容；C8-第八电容；C9-第九电容；200-主发射器；300-参考发射器；400-处理器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种距离校准设备10，包括激光接收电路100、主发射器200、参考发射器300以及处理器400，所述激光接收电路100与所述处理器400电连接。

在采用上述的距离校准设备10测量主发射器200与待测目标30之间的距离时：所述主发射器200用于向待测目标30发射第一调制激光并经过所述待测目标30反射至所述激光接收电路100。所述参考发射器300用于在所述主发射器200发射第一调制激光的同时发射第二调制激光至所述激光接收电路100。所述激光接收电路100用于同时接收所述第一调制激光和所述第二调制激光并进行处理后得到一中频信号并输出至所述处理器400。所述处理器400用于根据所述中频信号进行相位分析以得到一距离值。

其中，控制所述主发射器200和参考发射器300同时发光的方式可以是在所述处理器400与所述参考发射器300之间连接一开关，以实现在开关导通时同时使所述主发射器200和参考发射器300发光；也可以是所述主发射器200和参考发射器300分别与所述处理器400电连接，以使所述处理器400控制所述主发射器200和参考发射器300同时发光，根据实际需求进行设置即可，在此不作具体限定。

请结合图2，本实用新型提供一种可应用于上述距离校准设备10的激光接收电路100，所述激光接收电路100包括光电接收器110和选频放大网络电路130，所述光电接收器110与所述选频放大网络电路130电连接。

具体的，所述光电接收器110同时接收所述主发射器200发射的第一调制激光和所述参考发射器300发射的第二调制激光以进行混频处理，并将混频处理得到的调制激光进行光电转换生成一电流信号并发送至所述选频放大网络电路130，所述选频放大网络电路130对所述电流信号进行选频和放大处理后得到一中频信号并输出。

通过上述设置，以在进行混频和光电转化时，有效避免采用现有技术中需要先分别完成两路激光信号的光电转换，然后再通过混频器件来实现电学信号的混频造成的电路复杂的问题，此外，通过上述设置还能有效提高混频质量和稳定性。

具体的，通过将激光接收电路100应用于上述的距离校准设备10，并在进行测量主发射器200与待测目标30之间的距离时，使所述主发射器200和参考发射器300同时发射激光，并采用所述光电接收器110同时接收主发射器200和参考发射器300发出的激光，以使因温度、湿度等环境因素造成的相位漂移相互抵消。进一步地，由于第一调制激光与第二调制激光共用一个光电接收器110，因此对测量环路及参考环路来说激光接收电路100的相位漂移也相互抵消，特别的主发射器200与参考发射器300同时工作，因此环境因素带来的敏感器件相位漂移补偿更加准确，此外，通过采用选频放大网络电路130进行选频和放大以进一步提高测量效率与测量稳定性更高，且测量性能更优，进而使通过所述距离校准设备10测得的距离值更加精确。

其中，所述光电接收器110可以是PIN型光电二极管、光电雪崩二极管或光电倍增管等，只要能够实现对所述第一调制激光和第二调制激光进行光电转换同时进行混频即可，在此不作具体限定。

请结合图3，可选的，在本实施例中，所述光电接收器110包括光电雪崩二极管D1，所述光电雪崩二极管D1的阴极与电源电路连接、阳极与所述选频放大网络电路130的输入端连接。

通过采用所述光电雪崩二极管D1，以在进行采用距离校准设备10进行测距时，所述光电雪崩二极管D1的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流，利用载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号可以显著提高检测的灵敏度。在具体的使用中，光电雪崩二极管D1的P-N结施加合适的高反向偏压，使耗尽层中光生载流子受到强电场的加速作用获得足够高的动能，并在与晶格碰撞电离时产生新的电子空穴对，这些载流子又不断引起新的碰撞电离，造成载流子的雪崩倍增，得到电流增益，且所施加的反向电压越高，增益就越大，以有效提高混频质量和稳定性，进而保障获得的电流信号的准确性。

为使得所述光电雪崩二极管D1的灵敏度更佳，可选的，在本实施例中，所述电源电路为高压直流电路。其中，所述高压直流电路的输出电压可以是，但不限于120V、125V、126V、128V或130V，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

其中，所述高压直流电路可以包括电阻、电容、二极管以及场效应管等，关于所述高压直流电路中各电气元件的具体连接关系在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

为避免所述高压直流电路在为所述光电雪崩二极管D1提供电能时，因电流过大造成所述光电雪崩二极管D1被损坏的情况。可选的，在本实施例中，所述光电接收器110还包括第九电阻R9，所述光电雪崩二极管D1的阴极通过所述第九电阻R9与所述高压直流电路连接。其中，所述第九电阻R9的阻值大小在此不作具体限定，只要能够起到限流作用以避免因电流过大损坏所述光电雪崩二极管D1即可。

所述选频放大网络电路130用于获得一定信号幅度的频率信号，从而完成了两路激光的光学混频与接收处理，因此，为实现使获得信号更能适应后续电路及AD采样分析处理，在本实施例中，所述选频放大网络电路130可以包括多级选频放大电路，该多级选频放大电路的具体级数可以是，但不限于两级、三级或四级，根据实际需求进行选取即可。

可选的，在本实施例中，所述选频放大网络电路130包括一级选频放大电路131和二级选频放大电路133，所述一级选频放大电路131连接于所述光电接收器110与所述二级选频放大电路133之间。所述一级选频放大电路131接收所述光电接收器110发送的电流信号进行选频和放大处理后得到第一中频信号并发送至所述二级选频放大电路133，所述二级选频放大电路133对所述第一中频信号进行选频和放大处理后得到第二中频信号并输出。

其中，所述一级选频放大电路131包括的电器元件可以是，但不限于电阻、电容以及运算放大器等，在此不作具体限定，只要能够进行选频和放大以输出第一中频信号即可。所述二级选频放大电路133包括的电器元件可以是，但不限于在此不作具体限定电阻、电容以及运算放大器等，在此不作具体限定，只要能够对第一中频信号进行再次选频放大以输出第二中频信号并输出即可。

可选的，在本实施例中，所述一级选频放大电路131包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一运算放大器A1、第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3。

所述第一电阻R1连接于所述光电接收器110的输出端与所述第一运算放大器A1的异相输入端之间，第一运算放大器A1的异相输入端与电源连接、输出端与所述二级选频放大电路133的输入端连接，所述第一电容C1的一端连接于光电接收器110的输出端与第一电阻R1之间、另一端接地，所述第二电容C2的一端连接于所述第一电阻R1与所述第一运算放大器A1的异相输入端之间、另一端接地，所述第二电阻R2和所述第三电容C3并联后连接于所述第一运算放大器A1的输出端与异相输入端之间。

其中，通过设置所述第一电阻R1、第一电容C1以及第二电容C2以实现对输入至所述第一运算放大器A1的电流信号进行滤波，且所述第一电阻R1的阻值大小、第一电容C1的电容值大小以及第二电容C2值的电容值大小在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。通过设置第二电阻R2和第三电容C3以组成所述第一运算放大器A1的负反馈网络，其中，第二电阻R2的阻值可以为1MΩ，以形成深度负反馈并满足信号的转换与高增益放大，第二电容C2的电容值可以为20pF，一方面可以用作该一级选频放大电路131的补偿电容以消除深度负反馈造成的自激振荡现象，另一方面也可以调整放大电路的带宽，起选频放大作用。

可选的，在本实施例中，所述二级选频放大电路133包括第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第二运算放大器A2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5，所述第四电容C4的第一端与所述第一运算放大器A1的输出端连接、第二端通过所述第三电阻R3与所述第五电容C5的第一端连接，所述第五电容C5的第二端与所述第二运算放大器A2的异相输入端连接，所述第二运算放大器A2的同相输入端与所述电源连接，所述第四电阻R4连接于所述第二运算放大器A2的异相输入端与输出端之间，所述第六电容C6的第一端与所述第二运算放大器A2的异相输入端、第二端与所述第五电容C5的第一端连接，所述第五电阻R5的一端连接于所述第三电阻R3与所述第五电容C5之间、另一端接地。

其中，通过设置所述第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6并配合第二运算放大器A2，以共同实现二阶带通滤波功能，起选频放大作用。因此，通过上述设置以在进行距离校准时可以起到进一步抑制杂散频率并对特定频率进行放大，从而达到更好的选频效果。

请结合图4，为实现给所述第一运算放大器A1和第二运算放大器A2提供一个合适的直流工作点，并实现对所述第一运算放大器A1和第二运算放大器A2的非理想特性进行补偿，减少正反相电流失调所造成的误差，可选的，在本实施例中，所述激光接收电路100还包括参考电压电路150，所述参考电压电路150设置于所述电源与所述第一运算放大器A1的同相输入端和第二运算放大器A2的同相输入端之间。

所述参考电压电路150可以包括电阻和电容等电子器件，只要能够提供一稳定且无干扰的电压即可。可选的，在本实施例中，所述参考电压电路150包括第六电阻R6、第七电阻R7、第七电容C7以及第八电容C8，所述第六电阻R6的一端与所述电源连接、另一端分别与所述第一运算放大器A1的同相输入端和第二运算放大器A2的同相输入端连接，所述第七电阻R7的一端和所述第六电阻R6与所述第一运算放大器A1的同相输入端连接的一端连接、另一端接地，所述第七电容C7的一端与所述第六电阻R6和所述第一运算放大器A1的同相输入端连接的一端连接、另一端接地，所述第八电容C8的一端与所述第六电阻R6与所述第一运算放大器A1的同相输入端连接的一端连接、另一端接地。

其中，所述第六电阻R6和第七电阻R7构成分压电路以对所述第一运算放大器A1的同相输入端和第二运算放大器A2的同相输入端分别提供电压，所述第六电阻R6的阻值大小和第七电阻R7的阻值大小在此不作具体限定。所述第七电容C7以及第八电容C8可以对放大器的非理想特性进行补偿，所述第七电容C7的电容值大小以及第八电容C8的电容值大小在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

为实现检测所述光电接收器110是否过载，在本实施例中，所述距离校准设备10还包括处理器400，所述激光接收电路100还包括过载监测电路170，所述过载监测电路170包括第八电阻R8和第九电容C9。所述第八电阻R8的一端与所述第一运算放大器A1的输出端连接、另一端通过所述第九电容C9与地连接，所述第八电阻R8与所述第九电容C9连接的一端还与所述处理器400连接，以使所述处理器400能够获得所述第八电阻R8与所述第九电容C9之间的电压信号以判断所述光电接收器110是否过载。

综上，本实用新型提供的激光接收电路100及距离校准设备10，激光接收电路100包括光电接收器110和选频放大网络电路130，光电接收器110与选频放大网络电路130电连接，光电接收器110同时接收主发射器200发射的第一调制激光和参考发射器300发射的第二调制激光以进行混频处理，并将混频处理得到的调制激光进行光电转换生成一电流信号并发送至选频放大网络电路130，选频放大网络电路130对电流信号进行选频和放大处理后得到一中频信号并输出，进而有效缓解电路复杂的问题，并能有效提高混频质量和稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。