一种高频窄脉冲能量的测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高频窄脉冲能量的测量装置及方法，相关装置包括：信号取出电路、阶梯积分电路、延时阶梯积分电路、延时电路，以及数据采集控制和处理电路；其中，所述信号取出电路的输出端分别与所述阶梯积分电路及延时阶梯积分电路的输入端相连；所述阶梯积分电路与延时阶梯积分电路的输出端均与数据采集控制和处理电路的输入端相连；所述数据采集控制和处理电路的控制输出端与延时电路的控制输入端相连；所述延时电路的控制输出端分别与所述阶梯积分电路及延时阶梯积分电路的控制输入端相连。本发明专利技术公开的装置及方法利用电容的采样特性，对高频率的窄脉冲进行连续的积分采样，配合数据采集控制和处理电路实现了高频窄脉冲能量的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及脉冲测量
，尤其涉及一种高频窄脉冲能量的测量装置及方法。
技术介绍
在很多的仪器设备中需要测量高频率窄脉冲的能量，特别在光学仪器领域，比如在量子密钥分发系统中，如果能测量到发射光强度的变化，就能分析量子密钥分发系统发射端的发射情况。然而，由于窄脉冲信号脉宽窄，频率高，用传统的单信号峰值采样保持电路无法做到单个信号的幅度测量测量；因而研发一种能够对每个高频窄脉冲信号进行测量的方案显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高频窄脉冲能量的测量装置及方法，其利用电容的采样特性，对高频率的窄脉冲进行连续的积分采样，配合数据采集控制和处理电路实现了高频窄脉冲能量的测量。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种高频窄脉冲能量的测量装置，该装置包括：信号取出电路、阶梯积分电路、延时阶梯积分电路、延时电路，以及数据采集控制和处理电路；其中，所述信号取出电路的输出端分别与所述阶梯积分电路及延时阶梯积分电路的输入端相连；所述阶梯积分电路与延时阶梯积分电路的输出端均与数据采集控制和处理电路的输入端相连；所述数据采集控制和处理电路的控制输出端与延时电路的控制输入端相连；所述延时电路的控制输出端分别与所述阶梯积分电路及延时阶梯积分电路的控制输入端相连。进一步的，所述阶梯积分电路与延时阶梯积分电路均包括：输入端、反向放大器、可控有源积分模块与控制输入端；其中，所述输入端、反向放大器与可控有源积分模块依次相连；所述可控有源积分模块的控制端还与所述控制输入端相连。进一步的，所述数据采集控制和处理电路包括：输入端、高速AD转换模块、数据处理模块、控制模块、接口模块与控制输出端；其中，输入端、高速AD转换模块、数据处理模块与接口模块依次相连；所述控制模块控制端还分别与高速AD转换模块、数据处理模块与接口模块依次相连，其输出端与控制输出端相连。进一步的，该装置还包括：阈值甄别电路，其输入端与所述阶梯积分电路输出端相连，其输出端与延时电路输入端相连。进一步的，所述阈值甄别电路包括：输入端、比较器、阈值设置模块与输出端；其中，输入端与阈值设置模块分别与比较器的比较信号输入端相连，该比较器的阈值信号输出端与所述输出端相连。一种前述装置实现高频窄脉冲能量测量的方法，该方法包括：信号取出电路取出高频窄脉冲信号后，分别输入至阶梯积分电路与延时阶梯积分电路；所述阶梯积分电路与延时阶梯积分电路分别对接收到的高频窄脉冲信号进行连续积分，形成阶梯状信号，并输出至数据采集控制和处理电路；其中，延时电路分别向阶梯积分电路与延时阶梯积分电路根据输出控制信号，来控制阶梯积分电路与延时阶梯积分电路的时延；该控制信号控制延时阶梯积分电路在阶梯积分电路开始积分后再进行积分，并控制延时阶梯积分电路在阶梯积分电路放电结束后开始放电；所述控制信号由延时电路根据数据采集控制和处理电路输出的延时控制信号来输出。进一步的，所述阶梯积分电路与延时阶梯积分电路的输入端接收到信号取出电路输出的信号后，通过一级反向放大，驱动隔离之后，进入可控有源积分模块进行积分，在所述可控有源积分模块接收到开关关闭控制信号之前，所接收到的信号均积分在可控有源积分模块中的电容上，形成阶梯状信号；当所述可控有源积分模块接收到开关关闭控制信号时，电容上的电荷进行放电，放电结束，开关将打开，对信号继续进行积分。进一步的，数据采集控制和处理电路接收阶梯积分电路与延时阶梯积分电路输出的信号，并在控制模块的控制下经由高速AD转换模块进行模数转换，利用数据处理模块进行数据处理，再经过接口模数输出给外部设备；并且，该控制模块还用于向延时电路输出延时控制信号。进一步的，该方法还包括：所述阶梯积分电路的输出端还与阈值甄别电路相连，由阈值甄别电路甄别阶梯积分电路的输出信号，当该输出信号达到预定条件时，阈值甄别电路输出一个阈值信号至延时电路；由所述延时电路根据该阈值信号与数据采集控制和处理电路输出的延时控制信号来输出控制信号。进一步的，所述由阈值甄别电路甄别阶梯积分电路的输出信号，当该输出信号达到预定条件时，阈值甄别电路输出一个阈值信号至延时电路包括：所述甄别电路接收阶梯积分电路的输出信号，并将该输出信号与预先设定的阈值进行比较；当该输出信号的电压幅度高于阈值时，阈值甄别电路输出一个阈值信号至延时电路。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，利用电容的采样保持特性以及利用模拟开关的开关特性进行快速放电和交叉采样，来完成高重复频率下对每个窄脉冲的能量积分和幅度采样，并进行高速AD(模数)转换及数据处理，进而实现高频窄脉冲能量的测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。图1为本专利技术实施例一提供的一种高频窄脉冲能量的测量装置的示意图；图2为本专利技术实施例一提供的阶梯积分电路与延时阶梯积分电路的示意图；图3为本专利技术实施例一提供的数据采集控制和处理电路的示意图；图4为本专利技术实施例一提供的又一种高频窄脉冲能量的测量装置的示意图；图5为本专利技术实施例一提供的阈值甄别电路的示意图；图6为本专利技术实施例二提供的信号处理时序的示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种高频窄脉冲能量的测量装置的示意图。如图1所示，该装置主要包括：信号取出电路、阶梯积分电路、延时阶梯积分电路、延时电路，以及数据采集控制和处理电路；其中，所述信号取出电路的输出端分别与所述阶梯积分电路及延时阶梯积分电路的输入端相连；所述阶梯积分电路与延时阶梯积分电路的输出端均与数据采集控制和处理电路的输入端相连；所述数据采集控制和处理电路的控制输出端与延时电路的控制输入端相连；所述延时电路的控制输出端分别与所述阶梯积分电路及延时阶梯积分电路的控制输入端相连。为了便于理解，下面针对以上每一电路做详细说明。1)信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频窄脉冲能量的测量装置，其特征在于，该装置包括：信号取出电路、阶梯积分电路、延时阶梯积分电路、延时电路，以及数据采集控制和处理电路；其中，所述信号取出电路的输出端分别与所述阶梯积分电路及延时阶梯积分电路的输入端相连；所述阶梯积分电路与延时阶梯积分电路的输出端均与数据采集控制和处理电路的输入端相连；所述数据采集控制和处理电路的控制输出端与延时电路的控制输入端相连；所述延时电路的控制输出端分别与所述阶梯积分电路及延时阶梯积分电路的控制输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种高频窄脉冲能量的测量装置，其特征在于，该装置包括：
信号取出电路、阶梯积分电路、延时阶梯积分电路、延时电路，以及数据采集控制
和处理电路；
其中，所述信号取出电路的输出端分别与所述阶梯积分电路及延时阶梯积分电路的
输入端相连；所述阶梯积分电路与延时阶梯积分电路的输出端均与数据采集控制和处理
电路的输入端相连；所述数据采集控制和处理电路的控制输出端与延时电路的控制输入
端相连；所述延时电路的控制输出端分别与所述阶梯积分电路及延时阶梯积分电路的控
制输入端相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阶梯积分电路与延时阶梯积分电
路均包括：输入端、反向放大器、可控有源积分模块与控制输入端；
其中，所述输入端、反向放大器与可控有源积分模块依次相连；所述可控有源积分
模块的控制端还与所述控制输入端相连。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集控制和处理电路包括：
输入端、高速AD转换模块、数据处理模块、控制模块、接口模块与控制输出端；
其中，输入端、高速AD转换模块、数据处理模块与接口模块依次相连；所述控制模
块控制端还分别与高速AD转换模块、数据处理模块与接口模块依次相连，其输出端与控
制输出端相连。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
阈值甄别电路，其输入端与所述阶梯积分电路输出端相连，其输出端与延时电路输
入端相连。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述阈值甄别电路包括：输入端、比
较器、阈值设置模块与输出端；
其中，输入端与阈值设置模块分别与比较器的比较信号输入端相连，该比较器的阈
值信号输出端与所述输出端相连。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述装置实现高频窄脉冲能量测量的方法，其特征
在于，该方法包括：
信号取出电路取出高频窄脉冲信号后，分别输入至阶梯积分电路与延时阶梯积分电

\t路；
所述阶梯积分电路与延时阶梯积分电路分别对接收到的高频窄脉冲信号进行连续积
分，形成阶梯状信号，并输出至数据采集控制和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坚，张鸿飞，杨东旭，唐骐杰，冯译，陈腾云，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34