針對漫反射靶板測試法的不足，本文提出了一種基于可調(diào)式模擬激光脈沖技術(shù)的激光告警器在線檢測儀。

　　可調(diào)式模擬激光脈沖技術(shù)

　　在實(shí)際使用環(huán)境下的激光告警器看來，其告警范圍內(nèi)的等功率激光威脅源A1，A2，A3，…可等效為以告警器O為球心、半徑為R球面上的點(diǎn)A`1，A`2，A`3，…(分別位于射線 OA1，OA2，OA3，…與球面的交點(diǎn)處)，而A`1，A`2，A`3，…的等效發(fā)光功率反比于A1，A2，A3，…與告警器距離的平方(接收孔徑不變的條件下，光功率的衰減與距離的平方成正比)。根據(jù)這個(gè)原理，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，若能控制發(fā)光源在以告警器為球心的某個(gè)球面上移動，則其二維入射角的變化可用來檢測告警器的方位覆蓋和俯仰覆蓋范圍，而其使方位和俯仰輸出量產(chǎn)生變化所掠過的最小圓心角則代表了告警器的角度分辨率。在電路結(jié)構(gòu)上，調(diào)節(jié)該光源的發(fā)光功率，使其略低于報(bào)警閾值，可檢測告警器的最小可探測功率，而調(diào)節(jié)光源的輸出波長，則可檢測告警器對不同波長輸入光反應(yīng)的敏感性，此外還可以對光源進(jìn)行調(diào)制，用來檢測告警器對脈沖光的反應(yīng)，這就是本文所提出可調(diào)式激光模擬脈沖技術(shù)的原理，由此實(shí)現(xiàn)了對告警器性能的完整檢測。

　　檢測儀機(jī)械結(jié)構(gòu)分析

　　根據(jù)上述原理，我們設(shè)計(jì)了如圖2所示的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)模擬光源在半球面上的可控移動。

　　如圖2所示，該結(jié)構(gòu)外層為一半球型罩，用于屏蔽外界雜散光干擾;下部為圓環(huán)盤型底座，其上固定有環(huán)形齒條;環(huán)形水平導(dǎo)軌位于底座上，在步進(jìn)電機(jī)1的驅(qū)動下為激光管提供方位角調(diào)節(jié);帶有齒條的半環(huán)型垂直導(dǎo)軌連接于水平導(dǎo)軌上，其兩端的間距等于水平導(dǎo)軌直徑。步進(jìn)電機(jī)2帶動激光管在垂直面上運(yùn)動，為激光管提供俯仰角調(diào)節(jié)。該結(jié)構(gòu)整體緊湊、重量輕(材料為玻璃鋼)、便于安裝與運(yùn)輸，使用時(shí)不需將告警器從裝備上拆下，也不存在檢測死角問題。

　　步進(jìn)電機(jī)采用常規(guī)的2相混合式步進(jìn)電機(jī)，步距角為1.8o。電機(jī)1輸出軸齒輪與水平導(dǎo)軌齒條的齒數(shù)比為1:22.3，電機(jī)2輸出軸齒輪與垂直導(dǎo)軌齒條的齒數(shù)比1:12.5(180o覆蓋)，故方位角的最小調(diào)節(jié)量為0.08o，俯仰角的最小調(diào)節(jié)量為0.072o，滿足要求。

　　檢測儀電路

　　本文所設(shè)計(jì)的告警器檢測儀控制電路如圖3所示?？刂齐娐返暮诵臑?位Atmel AVR單片機(jī)ATmega16[3]，具有內(nèi)部資源豐富、速度快、價(jià)格低廉和穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，非常適合于便攜式控制設(shè)備。圖中，IC2為SPI接口12bit串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器LTC1456，可直接與ATmega16的SPI接口連接，簡化了軟硬件設(shè)計(jì)。LD1和LD2分別是輸出波長為1.06mm和1.54mm [4]的激光二極管，作為檢測儀的模擬光源，由步進(jìn)電機(jī)M1和M2驅(qū)動，運(yùn)行在圖2所示的導(dǎo)軌上。為了實(shí)現(xiàn)激光管輸出功率的可調(diào)，必須對其電流進(jìn)行控制，故設(shè)計(jì)了由IC2、運(yùn)放IC3、場效應(yīng)管Q和電阻R4構(gòu)成數(shù)控電流源[5]。其工作原理為：單片機(jī)根據(jù)所需設(shè)定的激光輸出功率對IC2寫入控制字后， VOUT端隨即輸出相應(yīng)電壓;運(yùn)放工作時(shí)同、反相輸入端“虛短”，這一作用必然令Q的源極輸出一個(gè)電流值，使R4上的電壓與IC3同相輸入端電壓相等，從而實(shí)現(xiàn)了電流的數(shù)字控制。場效應(yīng)管柵極電流為零，其源、漏極電流相等，故控制精度高，避免了采用雙極型晶體管時(shí)控制精度受到基極分流影響的問題。R4采用溫度系數(shù)小的精密線繞電阻，減小了溫度對電流控制精度的影響，同時(shí)具有較強(qiáng)的抗過載能力。由于兩種激光管的輸出功率――電流曲線不同，故切換激光管時(shí)也必須“通知”單片機(jī)，以保持正確的電流控制規(guī)律，因此設(shè)計(jì)了S1_1和S1_2構(gòu)成的聯(lián)動開關(guān)，單片機(jī)通過檢測PD4上的邏輯電平來判斷當(dāng)前與Q相接的激光管，以調(diào)整控制系數(shù)。LTC1456具有異步清零端，這就為激光的調(diào)制提供了方便：通過設(shè)定單片機(jī)的定時(shí)器中斷，使其溢出頻率2倍于欲設(shè)定的調(diào)制頻率，對 IC2交替進(jìn)行寫入和清零即可。