用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路及装置，该光电感应电路包括光电转换模块、信号放大模块、信号整形模块和外围供电模块；光电转换模块包括光电探测器和电压取样电路；光电探测器采用反向偏置的光导模式，用于接收光通量变化并产生电流信号；电压取样电路用于将电流信号转换为电压信号并输出至信号放大模块；信号放大模块包括第一级放大电路、滤波电路和第二级放大电路，第一级放大电路用于将电压信号放大，滤波电压用于滤除电压信号中的直流分量，第二级放大电路用于将电压信号进行反向放大并输出至信号整形模块；信号整形模块用于将电压信号整形为方波探测信号并输出。本发明专利技术能快速实现弹道靶自由飞模型的非接触探测。

【技术实现步骤摘要】
用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路及装置
本专利技术涉及风洞测量
，尤其涉及一种用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路及装置。
技术介绍
弹道靶是高超声速空气动力学和超高速碰撞现象研究的重要地面风洞测量设备，适用于航空航天飞行模型的地面模拟试验，其特点是试验用模型在靶道内以超高速自由飞行，同时，弹道靶配备了各种类型的测量设备对自由飞模型的各项参数进行测量。对于自由飞模型，由于无法提前预知其到达测量设备时的有效的工作区域，因此，需要采用非接触的光电感应技术对其到达时刻进行测量。特别是超高速飞行的模型，穿越弹道靶激光束的时间通常在微秒或百纳秒量级，常规的光伏模式响应频率不足以满足超高速探测需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述至少一部分不足之处，提供一种结构简单、性能稳定且成本较低的光电感应电路，以实现弹道靶中超高速自由飞模型的非接触探测。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路，包括：光电转换模块、信号放大模块、信号整形模块和外围供电模块；其中，所述光电转换模块包括光电探测器和电压取样电路；所述光电探测器采用反向偏置的光导模式，用于以感光面接收光通量的变化，并根据变化的光信号产生电流信号；所述电压取样电路用于将所述光电探测器产生的电流信号转换为电压信号，并输出至所述信号放大模块；所述信号放大模块包括第一级放大电路、滤波电路和第二级放大电路；所述第一级放大电路用于将输入的电压信号进行正向放大，并输出至所述滤波电路，所述滤波电压用于滤除放大后的电压信号中的直流分量，并输出至所述第二级放大电路，所述第二级放大电路用于将滤波后的电压信号进行反向放大，并输出至所述信号整形模块；所述信号整形模块用于将输入的电压信号整形为方波探测信号，并输出；所述外围供电模块与所述光电转换模块、信号放大模块、信号整形模块连接，用于集中供电。优选地，还包括接口模块，所述外围供电模块与所述光电转换模块、信号放大模块、信号整形模块通过所述接口模块连接；所述接口模块还用于实现输出整形后的方波探测信号。优选地，所述接口模块还用于实现输出经所述第二级放大电路放大后电压信号。优选地，所述光电转换模块还包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；所述光电探测器的阴极通过所述第二电阻R2连接电源VDD，并通过所述第一电容C1连接地线，阳极通过所述第一电阻R1连接地线；所述电压取样电路包括取样电阻R3，所述取样电阻R3一端连接所述光电探测器的阴极，另一端连接至所述第一级放大电路。优选地，所述第一级放大电路包括第一放大器U1、负极接地电阻R4和第一负极反馈电阻R5；所述第一放大器U1的第一供电端连接电源VDD，第二供电端连接负电源VEE，信号输入正极连接所述光电转换模块，信号输入负极通过负极接地电阻R4连接地线，并通过第一负极反馈电阻R5连接输出端；所述第一放大器U1的输出端连接至所述滤波电路。优选地，所述滤波电路包括滤波电阻R6和滤波电容C2；所述滤波电容C2一端连接所述第一放大器U1的输出端，另一端连接至所述第二级放大电路，并通过所述滤波电阻R6连接地线。优选地，所述第二级放大电路包括第二放大器U2、第七电阻R7和第二负极反馈电阻；所述第二放大器U2的第一供电端连接电源VDD，第二供电端连接负电源VEE，信号输入正极通过所述第七电阻R7连接地线，信号输入负极连接所述滤波电容C2，并通过第二负极反馈电阻连接输出端；所述第二负极反馈电阻阻值能够调节；所述第二放大器U2的输出端连接至所述信号整形模块。优选地，所述第二负极反馈电阻包括第一继电器S1、第二继电器S2、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10；所述第一继电器S1和第二继电器S2均包括能够切换的第一连接端、第二连接端；所述第二继电器S2的输入端连接所述第二放大器U2的信号输入负极，第一连接端连接所述第一继电器S1的输入端，第二连接端通过第十电阻R10连接所述第二放大器U2的输出端；所述第一继电器S1的第一连接端通过第八电阻R8连接所述第二放大器U2的输出端，第二连接端通过第九电阻R9连接所述第二放大器U2的输出端。优选地，所述信号整形模块包括高速比较器U3、滑动电阻R11、单稳态触发器U4、第三电容C3、第十二电阻R12至第十五电阻R15；所述高速比较器U3的信号输入正极连接所述第二级放大电路，信号输入负极通过滑动电阻R11连接地线，滑动电阻R11的可变引脚连接模拟电源VCC，并连接所述高速比较器U3的第一供电端，所述高速比较器U3的第二供电端连接地线；所述单稳态触发器U4的电源引脚vcc通过第十四电阻R14连接模拟电源VCC，外接容阻引脚RT/CT通过第十三电阻R13连接电源引脚vcc，外接电容引脚CT通过第三电容C3连接外接容阻引脚RT/CT；第一信号输入触发端A1连接所述高速比较器U3的输出端，第二信号输入触发端A2通过第十二电阻R12连接地线，正脉冲输出端Q通过第十五电阻R15输出所述方波探测信号。本专利技术还提供了一种用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应装置，包括激光光幕、测量设备以及如上述任一项所述的光电感应电路；所述激光光幕设置在测量区域，所述光电感应电路用于以光电探测器接收所述激光光幕的光信号，并输出方波探测信号至所述测量设备。本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供了一种用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路及装置，通过光电转换、电压取样、信号放大和信号整形处理，实现对超高速自由飞模型的非接触探测信号采集；本专利技术中光电探测器采用反向偏置的光导模式，对激光光通量变化速度敏感，结合信号放大、信号滤波、信号整形等电路模块，能够实现对于超高速飞行模型探测的超高速响应；同时，本专利技术提供的光电感应电路及装置功能模块简单，且性能可靠，最大程度地降低了超高速自由飞模型的非接触探测成本，可在自由飞模型弹道上大量安装使用，由此形成长距离弹道自由飞模型探测及测量。附图说明图1是本专利技术实施例中一种用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路结构示意图；图2是本专利技术实施例中一种光电转换模块电路示意图；图3是本专利技术实施例中一种第一级放大电路示意图；图4是本专利技术实施例中一种滤波电路示意图；图5是本专利技术实施例中一种第二级放大电路示意图；图6是本专利技术实施例中一种信号整形模块电路示意图；图7是本专利技术实施例中一种用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路，其特征在于，包括：光电转换模块、信号放大模块、信号整形模块和外围供电模块；其中，/n所述光电转换模块包括光电探测器和电压取样电路；所述光电探测器采用反向偏置的光导模式，用于以感光面接收光通量的变化，并根据变化的光信号产生电流信号；所述电压取样电路用于将所述光电探测器产生的电流信号转换为电压信号，并输出至所述信号放大模块；/n所述信号放大模块包括第一级放大电路、滤波电路和第二级放大电路；所述第一级放大电路用于将输入的电压信号进行正向放大，并输出至所述滤波电路，所述滤波电压用于滤除放大后的电压信号中的直流分量，并输出至所述第二级放大电路，所述第二级放大电路用于将滤波后的电压信号进行反向放大，并输出至所述信号整形模块；/n所述信号整形模块用于将输入的电压信号整形为方波探测信号，并输出；/n所述外围供电模块与所述光电转换模块、信号放大模块、信号整形模块连接，用于集中供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路，其特征在于，包括：光电转换模块、信号放大模块、信号整形模块和外围供电模块；其中，
所述光电转换模块包括光电探测器和电压取样电路；所述光电探测器采用反向偏置的光导模式，用于以感光面接收光通量的变化，并根据变化的光信号产生电流信号；所述电压取样电路用于将所述光电探测器产生的电流信号转换为电压信号，并输出至所述信号放大模块；
所述信号放大模块包括第一级放大电路、滤波电路和第二级放大电路；所述第一级放大电路用于将输入的电压信号进行正向放大，并输出至所述滤波电路，所述滤波电压用于滤除放大后的电压信号中的直流分量，并输出至所述第二级放大电路，所述第二级放大电路用于将滤波后的电压信号进行反向放大，并输出至所述信号整形模块；
所述信号整形模块用于将输入的电压信号整形为方波探测信号，并输出；
所述外围供电模块与所述光电转换模块、信号放大模块、信号整形模块连接，用于集中供电。


2.根据权利要求1所述的用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路，其特征在于：
还包括接口模块，所述外围供电模块与所述光电转换模块、信号放大模块、信号整形模块通过所述接口模块连接；所述接口模块还用于实现输出整形后的方波探测信号。


3.根据权利要求2所述的用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路，其特征在于：
所述接口模块还用于实现输出经所述第二级放大电路放大后电压信号。


4.根据权利要求1所述的用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路，其特征在于：
所述光电转换模块还包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；
所述光电探测器的阴极通过所述第二电阻R2连接电源VDD，并通过所述第一电容C1连接地线，阳极通过所述第一电阻R1连接地线；
所述电压取样电路包括取样电阻R3，所述取样电阻R3一端连接所述光电探测器的阴极，另一端连接至所述第一级放大电路。


5.根据权利要求1所述的用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路，其特征在于：
所述第一级放大电路包括第一放大器U1、负极接地电阻R4和第一负极反馈电阻R5；
所述第一放大器U1的第一供电端连接电源VDD，第二供电端连接负电源VEE，信号输入正极连接所述光电转换模块，信号输入负极通过负极接地电阻R4连接地线，并通过第一负极反馈电阻R5连接输出端；
所述第一放大器U1的输出端连接至所述滤波电路。


6.根据权利要求5所述的用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路，其特征在于：
所述滤波电路包括滤波电阻R6和滤波电容C2；

【专利技术属性】
技术研发人员：罗庆，罗锦阳，部绍清，龙耀，陈萍，周毅，赵凯国，李鑫，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51