指定参数正指数脉冲光信号产生装置及方法制造方法及图纸

指定参数正指数脉冲光信号的产生装置及方法，包括正指数信号产生模块、电光转换模块、输出光信号监测模块和电源模块，通过电阻传输线缆网络法产生正指数电信号，并采用脉冲电流预偏置和正指数电流信号求和的方式，驱动P-I线形度小于1%、线性范围大于100倍的发光二极管发光，实现电信号和光信号之间的线性转换，最终解决了正指数脉冲光信号产生困难的问题，并根据系统驱动原理，给出了一种在线监测输出光信号特征的可行方法。本发明专利技术可以产生正指数特征参数α大于20μs-1、指数特征保持范围大于100倍的正指数脉冲光信号，并且具备输出光信号在线特征监测的能力，可为指数信号测量目的的光电测量系统的实验室标定、调试、校准和考核等研究工作提供模拟光信号源。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】指定参数正指数脉冲光信号的产生装置及方法，包括正指数信号产生模块、电光转换模块、输出光信号监测模块和电源模块，通过电阻传输线缆网络法产生正指数电信号，并采用脉冲电流预偏置和正指数电流信号求和的方式，驱动P-I线形度小于1%、线性范围大于100倍的发光二极管发光，实现电信号和光信号之间的线性转换，最终解决了正指数脉冲光信号产生困难的问题，并根据系统驱动原理，给出了一种在线监测输出光信号特征的可行方法。本专利技术可以产生正指数特征参数α大于20μs-1、指数特征保持范围大于100倍的正指数脉冲光信号，并且具备输出光信号在线特征监测的能力，可为指数信号测量目的的光电测量系统的实验室标定、调试、校准和考核等研究工作提供模拟光信号源。【专利说明】
本专利技术涉及一种用于指数信号测量目的的光电测量系统的实验室标定和调试用光源，特别涉及一种能够产生指定参数的正指数脉冲光信号，并实时在线监测输出光脉冲信号特征的方法。具体地讲，该方法可以产生强度时间谱符合正指数上升关系的脉冲光信号并对输出光信号的指数特征进行评价。
技术介绍
在核反应堆或者大型核反应装置运行诊断过程中，需要通过测量脉冲中子或者伽马时间强度谱来诊断核装置的运行状态或设计性能，这类时间强度谱通常具有指数增长规律，即脉冲强度Φ和时间t(ys)符合指数上升关系，其典型的数学模型为Φ=Κ*θχρ(α *t),式中K为比例因子；α > O,被称为正指数特征参数，μ s'在实施这类测量时，首选探测器是具有灵敏度可调整范围大、结构设计紧凑、易于屏蔽等优点的闪烁探测器。对于闪烁探测器，只要单位时间进入闪烁体的粒子(光子)数小于该闪烁体的最大剂量率线性响应上限，该探测器输出数据的可靠性就主要由探测器所使用的光电器件的性能所决定，即光电器件的性能指标是决定闪烁探测器性能的关键因素之一。因此，根据不同的测量目标，在构成闪烁探测器前，需要在实验室对光电器件的性能参数进行调试和考核。对应用于指数信号测量目的的光电器件，需要一种能够模拟正指数脉冲信号特征的光源系统，以此作模拟光源，完成对光电器件的调试、校准、考核和比对。可发射脉冲光信号的常见光源主要由以下三类:一类为光信号形状相对固定的光源。这类光源输出光信号的形状由光源物理机制决定，一般为类钟形或者类三角型脉冲，不能产生正指数脉冲光信号，例如脉冲氙灯。第二类为外调制光源，这类光源通过电光效应、磁光效应及声光效应对输入光束进行调制，进而给出随调制信号变化的输出光信号。这类光源的调制曲线表现为非线性，无法产生符合指数特征的脉冲光信号。第三类为基于半导体发光器件的内调制光源，这类光源主要应用在光通信领域，调制信号一般为正(余)弦信号，不能直接产生符合指数特征的脉冲光信号。同时，内调制光源的调制方法一般为在直流偏置上叠加连续的调制电信号，这种调制方式对产生正指数脉冲光信号有两个严重缺陷，首先:直流偏置致使半导体发光器件常亮，进而造成待测微光测量用光电倍增器件产生阴极疲劳效应，而不能正常工作，不利于产生能够实际使用的正指数脉冲光信号；其次，直流偏置的使用还会大大限制系统的动态范围。另外，常用的电压驱动和三极管共射电流驱动都存在较大的非线性，无法实现正指数电信号和光信号之间的线性转换。
技术实现思路
本专利技术根据正指数脉冲光信号的特点，设计给出了一套包含电信号产生、电光信号转化和输出光信号特征监测的完整方法，具体包括正指数信号产生模块U1，电光信号转化模块U2、输出光信号监测模块U3和电源模块U4四个部分，如图1所示。本专利技术的技术解决方案是:—种指定参数正指数脉冲光信号产生装置，其特殊之处是:包括正指数信号产生模块Ul、电光转换模块U2、输出光信号监测模块U3和电源模块U4 ;所述正指数信号产生模块Ul包括快前沿方波发生器、功率分配器和电阻传输线缆网络，所述快前沿方波发生器用于产生快前沿方波，所述功率分配器用于将快前沿方波分成两路，所述电阻传输线缆网络用于将第一路快前沿方波转换为指定参数的正指数电压脉冲信号；所述电光转换模块U2包括脉冲电流偏置电路、电压电流转换电路和半导体发光二极管器件；其中，所述脉冲电流偏置电路用于提供半导体发光二极管器件线性工作所需的最低偏置电流；所述电压电流转换电路用于将正指数电压脉冲信号转换为正指数电流脉冲信号；所述半导体发光器件用于实现正指数电流脉冲信号和光信号之间的线性转换；所述输出光信号监测模块U3包括快信号记录系统以及正指数信号特征参数分析系统；所述快信号记录系统为示波器或者具有快信号记录功能的信号采集模块，以串接方式引入正指数电流脉冲信号，用于实时记录半导体发光二极管的电流信号指数特征；所述正指数信号特征参数分析系统结合采集的电流信号指数特征和半导体发光器件调制性能实验测量数据，综合评价输出光信号的信号特征；所述电源模块U4向电光转换模块U2供电。上述快前沿方波发生器为前沿上升时间小于5ns、持续时间大于2μ s的信号源；上述电阻传输线网络包括8组串联的电阻传输线单元，所述电阻传输线单元包括并联的电阻和传输线缆，各电阻传输线单元中电阻取值分别为:1.6 Ω、3.3 Ω、6.9 Ω、15.2 Ω、37 Ω、116Ω、636Ω、13.41?Ω，各电阻传输线单元中传输线缆电长度根据指定参数α的取值确定，具体为:3/64 α ,3/32 α ,3/16 α、3/8 α、3/4 α、3/2 α、3/ α、6/ α，其中 α 的单位为μ s'上述正指数信号产生模块U1、电光转换模块U2、输出光信号监测模块U3之间均采用带宽大于50MHz传输线缆联接。基于上述装置的指定参数正指数脉冲光信号产生方法，包括以下步骤:1】产生前沿上升时间小于5ns、持续时间大于2μ s的快前沿方波信号；2】使用功率分配器将方波信号分为两路，将第一路信号延迟1μ s后，输入电阻传输线网络，之后再接入0ΡΑ861电压电流转换电路；第二路直接输入至另一路0ΡΑ861组成脉冲偏置电路；3】第一路信号与第二路信号并联输入半导体发光器件；4】将半导体发光器件的输入电流信号在驱动半导体发光器件后通过串接的方式接入快信号记录系统，实时监测半导体发光器件的驱动电流特征，记录波形输出至正指数信号特征参数分析系统，结合半导体发光器件性能测量数据，综合评价给出输出正指数脉冲光信号的特征参数。上述电光转换采用脉冲电流预偏置和正指数电流信号求和的方式驱动发光二极管发光；所述脉冲电流预偏置和正指数电流信号求和是将正指数电流信号适当延迟，使正指数信号的起始位置大大迟于方波脉冲偏置电流的上升沿，并与脉冲偏置电流信号并联后再输出。本专利技术所具有的优点:常见脉冲光源都不能输出指定参数正指数脉冲光信号，本专利技术采用电阻传输线缆网络法产生正指数信号，并采用脉冲电流预偏置和正指数电流信号求和的方式，驱动P-1线性度小于1%、线性范围大于100倍的的发光二极管发光，实现电信号和光信号之间的线性转换，并根据系统驱动原理，给出了一种在线监测输出光信号特征的可行方法。该专利技术能够产生正指数特征参数α大于20 μ s_S指数特征保持范围大于100倍的正指数脉冲光信号，可以应用于指数信号测量系统中的光电器件的实验室调试和标定。本专利技术采用的电阻传输线缆网络法结构简单、方便易本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指定参数正指数脉冲光信号产生装置，其特征在于：包括正指数信号产生模块（U1）、电光转换模块（U2）、输出光信号监测模块（U3）和电源模块（U4）；所述正指数信号产生模块（U1）包括快前沿方波发生器、功率分配器和电阻传输线缆网络，所述快前沿方波发生器用于产生快前沿方波，所述功率分配器用于将快前沿方波分成两路，所述电阻传输线缆网络用于将第一路快前沿方波转换为指定参数的正指数电压脉冲信号；所述电光转换模块（U2）包括脉冲电流偏置电路、电压电流转换电路和半导体发光二极管器件；其中，所述脉冲电流偏置电路用于提供半导体发光二极管器件线性工作所需的最低偏置电流；所述电压电流转换电路用于将正指数电压脉冲信号转换为正指数电流脉冲信号；所述半导体发光器件用于实现正指数电流脉冲信号和光信号之间的线性转换；所述输出光信号监测模块（U3）包括快信号记录系统以及正指数信号特征参数分析系统；所述快信号记录系统为示波器或者具有快信号记录功能的信号采集模块，以串接方式引入正指数电流脉冲信号，用于实时记录半导体发光二极管的电流信号指数特征；所述正指数信号特征参数分析系统结合采集的电流信号指数特征和半导体发光器件调制性能实验测量数据，综合评价输出光信号的信号特征；所述电源模块（U4）向电光转换模块（U2）供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：管兴胤，李显宝，傅录祥，刘君红，宋朝晖，韩和同，陈艳丽，张侃，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：