[发明专利]用于风洞弹道靶自由飞模型探测的光电感应电路及装置

说明书

本发明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相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。本发明能快速实现弹道靶自由飞模型的非接触探测。

技术领域

本发明涉及风洞测量技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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相放大，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相放大，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阳极，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。