一种脉冲激光及频率检测的方法与流程

本申请涉及脉冲激光领域，尤其涉及一种脉冲激光及频率检测的方法。

背景技术：

1、高性能脉冲激光器在科学研究、工业生产各领域，如激光照明、测距、制导、光谱分析、医学等方面，得到越来越广泛的应用，因此，长期以来受到企业、科研院所的高度重视。为了保证脉冲激光器的可靠性和性能精度，有必要对脉冲激光器的诸多性能参数，如状态、能量、脉冲宽度、频率等进行测试。

2、目前检测脉冲激光方法都是通过模数转换器adc对采集的模拟信号进行数字转换，通过处理器读取模数转换器adc的数值，获取当前光电二极管pd的电压，同时设定一个阈值电压，当获取的adc的数值超过设定的阈值电压，即认定当前激光器是出光状态。但是此方法测量存在一些不足的地方，由于adc转换是需要采样时间的，所以当激光器出光的频率越高，一个周期内的采样点就越少，精度也就越低。如果一个周期内出光的占空比越小，小到adc最小采样时间以内，就不能准确采集到最大电压值了。除此之外，此方法还很消耗处理器资源，如果处理器还需要处理其他事件，很有可能使处理器阻塞。

3、因此如何提供一种新的脉冲激光及频率检测方法，能够检测高频率的激光脉冲信号，节约处理器资源和时间，避免adc限制，成为目前需要解决的一个技术问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本申请，以便提供一种脉冲激光及频率检测的方法，利用高速比较器和单片机中的两个定时器，能够检测高频率的激光脉冲信号，节约处理器资源和时间，避免adc限制。

2、本申请提供了一种脉冲激光及频率检测的方法，包括：步骤s1，构建脉冲激光及频率检测电路，其中脉冲激光及频率检测系统包括光电二极管pd、比较器和单片机mcu；

3、其中光电二极管pd接收激光器输出的脉冲激光信号，将脉冲激光信号转换为电信号后，输入到比较器的一个输入端，比较器的另一个输入端接收阈值电压信号vref，比较器的输出端连接单片机mcu的定时器2外部输入晶振引脚etr；

4、步骤s2，利用脉冲激光及频率检测电路，计算定时器2的晶振频率，对激光器的状态和脉冲激光信号的频率进行检测。

5、进一步的，阈值电压信号vref设定为激光器的最小脉冲激光信号经过光电二极管pd转化后得到的电压值。

6、进一步的，步骤s2包括：

7、步骤s21，程序初始化；开启单片机mcu中定时器2的外部时钟输入功能，使能定时器2；开启单片机mcu中定时器1内部时钟输入功能，使能定时器1，设定定时器1的定时时间；

8、步骤s22，当定时器1定时结束，触发中断响应时，获取定时器2当前的计数值，保存定时器2的计数值，并将定时器2的计数值清零；

9、步骤s23，查看保存的定时器2的计数值是否等于0，如果计数值等于0，则此段时间内激光器没有出光；反之，如果计数值不等于0，则此段时间内激光器是出光状态；

10、步骤s24，如果激光器是出光状态，根据保存的定时器2的计数值和定时器1的定时时间，计算出此时激光器的当前脉冲激光信号的频率。

11、进一步的，定时时间为100ms。

12、进一步的，比较器为高速比较器。

13、进一步的，高速比较器包括第一pmos管p1、第二pmos管p2、第三pmos管p3、第四pmos管p4、第五pmos管p5、第六pmos管p6、第七pmos管p7、第八pmos管p8、第九pmos管p9、第十pmos管p10、第十一pmos管p11；

14、其中，第一pmos管p1的栅极接收转换后的脉冲激光信号vin，第一pmos管p1的源极连接第二pmos管p2的源极、第三pmos管p3的源极、第四pmos管p4的源极、和第五pmos管p5的漏极，第一pmos管p1的漏极连接第三pmos管p3的漏极、第四pmos管p4的栅极和第十pmos管p10的源极，第五pmos管p5的源极连接比较器电源电压vdd，第三pmos管p3的栅极连接第四pmos管p4的漏极、第二pmos管p2的漏极和第十一pmos管p11的源极，第二pmos管p2的栅极连接阈值电压信号vref，第十pmos管p10的漏极连接第六pmos管p6的漏极、第八pmos管p8的漏极、第九pmos管p9的栅极，第六pmos管p6的源极、第七pmos管p7的源极、第八pmos管p8的源极、第九pmos管p9的源极接地，第十一pmos管p11的漏极连接第八pmos管p8的栅极、第七pmos管p7的漏极、第九pmos管p9的漏极，第五pmos管p5的栅极、第六pmos管p6的栅极、第七pmos管p7的栅极、第十pmos管p10的栅极、第十一pmos管p11的栅极连接时钟信号clk，第十一pmos管p11的漏极同时还形成比较器的输出端out。

15、进一步的，当脉冲激光信号vin大于阈值电压信号vref时，输出端out产生高电平，当脉冲激光信号vin小于阈值电压信号vref时，输出端out产生低电平。

16、本申请的有益效果是：

17、(1)、本申请提供了一种脉冲激光及频率检测的方法，构建脉冲激光及频率检测电路，仅利用单片机mcu中的两个定时器实现了脉冲激光及频率检测，因此能够检测高频率的激光脉冲信号，节约处理器资源和时间，避免adc限制。

18、(2)、本申请还提供了一种高速比较器，利用较少的开关器件，采用交叉耦合正反馈结构，使小的差分输入信号迅速放大到满摆幅的数字信号输出，提高输出响应速度，能够满足高频率激光脉冲信号的检测需求。

技术特征：

1.一种脉冲激光及频率检测的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，阈值电压信号vref设定为激光器的最小脉冲激光信号经过光电二极管pd转化后得到的电压值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，定时时间为100ms。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，比较器为高速比较器。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，高速比较器包括第一pmos管p1、第二pmos管p2、第三pmos管p3、第四pmos管p4、第五pmos管p5、第六pmos管p6、第七pmos管p7、第八pmos管p8、第九pmos管p9、第十pmos管p10、第十一pmos管p11；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当脉冲激光信号vin大于阈值电压信号vref时，输出端out产生高电平，当脉冲激光信号vin小于阈值电压信号vref时，输出端out产生低电平。

技术总结
本申请提供了一种脉冲激光及频率检测的方法，构建脉冲激光及频率检测电路，其中脉冲激光及频率检测系统包括光电二极管PD、比较器和单片机MCU，利用脉冲激光及频率检测电路，计算单位时间内定时器2的计数值获取输入的频率，对激光器的状态和脉冲激光信号的频率进行检测。本申请利用高速比较器和单片机中的两个定时器，能够检测高频率的激光脉冲信号，节约处理器资源和时间，避免ADC限制。

技术研发人员：张阳涛,王传刚,韦熙,刘进辉,丁建武
受保护的技术使用者：光惠（上海）激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12