【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光雷达领域，具体而言，特别涉及一种水深探测激光回波信号探测的光电倍增管保护系统。
技术介绍
1、目前，在水深探测激光雷达回波信号接收中，通常采用光电倍增管探测激光回波信号，光电倍增管是将微弱的光信号转换成电信号的一种探测器，原理是当光粒子透过入射窗口到达光阴极面，激励光阴极面的光子向真空中放出光电子，光电子通过电子倍增极进行倍增放大，最后由末极倍增极发射的二次电子通过阳极输出将光信号转换为电信号。作为一种高灵敏度的光感元器件，其工作状态可能会由于激光等强光入射到光电倍增管中，会使系统输出现饱和甚至造成光电倍增管损坏。目前常用的保护方法是用机械快门遮挡强光，但其反应速度较慢及耐久度较低，因此光电倍增管中通常会设计电子门控功能，通过调整电极间的电压实现对光电子的控制，从而在高速状态下实现很高的门控消光率，有效防止阳极电流不超过光电倍增管的最大额定值。在激光雷达工作过程中，有时不可避免的产生强激光回波信号，若不准确且快速的处理强回波信号，就会造成光电倍增管不可逆的损毁。
2、申请号为cn2023103729506的专利公开了一种用于星载空间粒子探测器的光电倍增管保护装置，该装置通过设计物理保护槽并将光电倍增管适配安装，通过物理保护的方式将光电倍增管包裹，实现保护作用，但该专利技术不能保护光电倍增管内部电路。
3、申请号为cn206505004u的专利公开了一种用于光电倍增管的保护装置，该装置通过在光电倍增管入光口处设计挡块的物理结构，挡块通过水平移动而选择遮挡或暴露进光口，防止光电倍增管长时间接
4、申请号为cn106712758b的专利公开了一种门控光电倍增管的控制电路，通过光电倍增管门控技术控制光电倍增管的光阴极和前三级倍增级电压控制光电倍增管工作状态。通过调整门控电路的开关和持续时间，可使光电倍增管避开探测中先达到的强干扰脉冲或白光背景信号，从而实现微弱待测信号的有效探测。但该专利技术只能对光电倍增管的工作状态进行控制，无法分析当前的工作环境从而对光电倍增管开启与关闭进行实时的控制调整，更无法实现对光电倍增管的保护。
5、申请号为cn201063436y的专利公开了一种光电倍增管保护装置，它包括传感器和控制电路，在该专利技术中采用光电开关控制光电倍增管的高压电路，当光电开关检测到光强度达到当作阈值时立即切断光电倍增管的工作电压，以防止光电倍增管在强光出现时产生损坏，同时可以设置最大泄露光强度，当只有低于该光强度的情况下才会接通高压回路使光电倍增管工作。但该专利技术对光强度判断电路较为简单，无法完整对回波信号强度进行分析，对工作环境的判断准确度低，也无法对当前工作环境进行调整。
6、2019年，中国科学院等离子体物理研究所时超等人在《核电子学与探测技术》发表了题为《east-nbi 光电倍增管联锁保护系统设计》，提出了保护方法，并将光电倍增管保护部分设计为外部保护和自身保护两种。外部保护是当杂散粒子光信号强度超过设定值时，控制中断束引出的触发信号，切断中性束注入器注入；自身保护是为了防止突发的大功率光强引起光电倍增管损坏的断电保护机制。但是，该论文没有有效利用光电倍增管设计机制进行门控控制进行保护，而是简单的将其关闭，也无法自主调整当前工作环境使系统能够安全工作而是简单关闭出光。
7、以上专利技术及论文虽然有从不同的角度设计光电倍增管的保护方法，但未有从光学接收系统的角度分析在相应工作环境中光电倍增管接收效率的。未能针对不同的接收效率、未能合理利用光电倍增管自身的门控功能的速度优势及耐久度优势、未能合理利用所采集光信号强度信息对光源信号进行调控从而设计相关的保护系统。更缺少一种专门针对于水深探测激光雷达的光电倍增管保护系统。针对上述问题，本专利技术提出水深探测激光雷达双光学接收通道的光电倍增管保护系统，针对不同光学接收通道设计其光电倍增管不同的门控方式，主要分析系统中不同光学接收通道接收效率及关联性，通过对应的门控方式控制其工作状态并实现激光功率反馈调节，既防止产生强回波信号对光电倍增管造成损坏，又可以实现光电倍增管工作环境下激光强度的主动控制，从而实现水深探测激光雷达双光学接收通道的光电倍增管的保护。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种基于双光学接收通道的光电倍增管保护系统。本系统主要由激光器、双光学接收通道、1号光电倍增管及后端处理电路、2号光电倍增管及后端处理电路、高速ad采集模块、主控模块构成。
2、所述保护系统通过分析不同光学接收通道的光学接收效率，高速ad采集模块对回波信号峰值进行监测，并传输至主控模块，主控模块对其高速ad采集模块所传输的峰值信号进行收集分析，当激光回波信号过饱和或即将饱和时，用门控控制光电倍增管的关闭，并调小激光器能量。同时，根据所计算不同光学接收通道的光学接收效率比，对于激光回波接收能力强的强光通道所接入的光电倍增管，主控模块会首先根据高速ad采集模块当前所采集到的激光回波接收能力弱的弱光通道的回波峰值数据，按所计算的接收效率比进行推算判断，判断强光通道在当前工作环境下，光电倍增管工作是否会有损坏风险，当判断当前环境安全时，对强光通道所接入的光电倍增管输入门控信号，允许其进入工作状态，当判断存在损坏危险时，也一并调小激光能量，以此达到预先保护的作用。由此该保护系统可防止光电倍增管输出饱和以及大功率激光造成的光电倍增管损坏。
3、本专利技术公开了水深探测激光雷达双光学接收通道的光电倍增管保护系统，具体包括以下步骤：
4、第一，分别计算不同光学接收通道的激光回波接收功率比。首先对光电倍增管所能输出电流大小计算，对于光电倍增管输出电流可用公式(1)计算
5、
6、式中代表光电倍增管输出的电流； 代表光电倍增管光阴极面的灵敏度；代表光在环境衰减后光电倍增管所能接收到的光功率；代表受光电倍增管偏置电压。
7、其中光学接收通道接收回波功率可用公式(2)表示：
8、
9、式中，为水底回波功率，为水体后向散射功率。
10、水底和水体的后向散射激光回波信号接收功率可分别用公式(3)和(4)计算：
11、<msub><mi>p</mi><mi>b</mi></msub><mi>(</mi><mi>h</mi><mi>)=</mi><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub><mfrac><msub><mi>��</mi><mi>本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水深探测激光雷达双光学接收通道的光电倍增管保护系统，其特征在于如下步骤：
【技术特征摘要】
1.水深探测激光雷达双光学接收通道的光...
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