本發(fā)明涉及光電探測器，尤其涉及一種四象限光電探測器測試。

背景技術(shù)：

1、四象限光電探測器作為一種位置敏感器件常用于目標方位測量和跟蹤的應用中，如激光制導、激光準直、測角、位移測量等。在理想情況下，四象限光電探測器各個象限具有相同的光電特性，在均勻的光斑照射下，每個象限產(chǎn)生的光電流相等，通過后級電路將光電流進行放大，得到的電壓信號相等。當目標位置偏離光軸時，通過光學系統(tǒng)，在探測器光敏面上形成的光斑偏離光電探測器的中心，各個象限接收得到的光能量不同，從而輸出不同的光電流。通過比較各個象限的電流大小，來確定光斑的具體偏離位置，從而解算目標的方位信息。由此可知，四象限光電探測器的四個通道的一致性，對于系統(tǒng)解算目標方位的精度至關(guān)重要。只有一致性滿足要求，才能夠?qū)崿F(xiàn)目標探測過程中，目標方位的實時解算精度，否則將帶來較大的解算誤差，使得系統(tǒng)的跟瞄精度降低，同時可能導致跟蹤控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。因此，在使用四象限光電探測器的時候，一個很重要的指標就是要求光電探測器的四個象限的一致性要好。

2、四象限光電探測器根據(jù)材料的不同，通常分為四象限二極管光電探測器(qpin)和四象限雪崩型光電探測器(qapd)。qpin的響應度較低，一般為小于1a/w，而qapd由于其內(nèi)部的雪崩倍增效應，其響應度往往可以達到幾十安培/瓦。因此，qapd更適用于高靈敏度、高位置分辨率的探測場合。但qapd在工作時，必須外加幾百伏的偏置電壓，以供探測器的正常工作，而且qapd器件手冊給出的固定單一倍增因子條件下，各象限光電流的不一致性指標，不能直觀表示在實際工程應用中，在同一偏壓下探測器的四象限的不一致性，也不能表征探測器在全偏壓范圍內(nèi)的一致性。

3、因此，亟需設計一種四象限光電探測器測量系統(tǒng)及方法，用于在預留規(guī)定安全壓降的范圍內(nèi)，遍歷探測器的偏壓范圍，測試探測器各象限的輸出信號幅度，來標定探測器在全動態(tài)內(nèi)的一致性指標，并將該一致性反映為測角誤差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種四象限光電探測器測試系統(tǒng)及方法，用于在預留規(guī)定安全壓降的范圍內(nèi)，遍歷探測器的偏壓范圍，測試探測器各象限的輸出信號幅度，來標定探測器全動態(tài)內(nèi)的一致性指標，并將該一致性反映為測角誤差。

2、為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種四象限光電探測器測試系統(tǒng)，包括：光學設備，用于向位于其下游的待測四象限光電探測器發(fā)射平行光。所述待測四象限光電探測器，用于接收并根據(jù)所述平行光輸出第一探測信號。信號放大電路，與所述待測四象限光電探測器連接，用于對接收到的所述第一探測信號進行放大，得到并輸出所述第二探測信號。四通道示波器，與所述信號放大電路連接，用于顯示和測量接收到的所述第二探測信號。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，與所述四通道示波器連接，用于采集所述四通道示波器中的所述第二探測信號中的幅值數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述幅值數(shù)據(jù)對四象限輸出的一致性進行解算和信息處理。

4、可選地，所述光學設備包括：激光光源，用于發(fā)射激光光束?？煽厮p器，設置在所述激光光源的下游，用于對所述激光光束進行衰減處理。平行光管，設置在所述可控衰減器的下游，用于將經(jīng)衰減處理的所述激光光束變成所述平行光。

5、可選地，所述四象限光電探測器測試系統(tǒng)還包括：光學鏡頭，用于聚焦所述平行光；所述四象限光電探測器設置在所述光學鏡頭內(nèi)。法蘭結(jié)構(gòu)，固定平臺，所述光學鏡頭通過所述法蘭結(jié)構(gòu)固定在所述固定平臺上，所述固定平臺用于支撐所述光學鏡頭。

6、可選地，所述第一探測信號包括：遍歷所述待測四象限光電探測器工作偏壓范圍，得到的不同偏壓下所述待測四象限光電探測器的四個象限的輸出信號。

7、可選地，所述待測四象限光電探測器工作偏壓范圍為根據(jù)所述待測四象限光電探測器的擊穿電壓和雪崩起始電壓，除去預留安全壓降范圍后得到偏壓范圍。

8、另一方面，本發(fā)明還提供一種對四象限光電探測器進行測試的測試方法，采用上述所述的四象限光電探測器測試系統(tǒng)實現(xiàn)；所述方法包括：步驟s1、打開所述信號放大電路的供電電源和所述待測四象限光電探測器的偏壓電源，設置所述待測四象限光電探測器的偏壓為第一偏壓值，所述第一偏壓值為當前溫度下，所述待測四象限光電探測器的擊穿電壓減去預設安全電壓。步驟s2、調(diào)節(jié)所述光學設備的光源的光衰減量，以及調(diào)節(jié)所述信號放大電路的增益，以使所述四通道示波器的信噪比達到預設閾值，記錄此時的所述第一偏壓值、所述光學設備的光衰減量和所述第二探測信號的幅值數(shù)據(jù)。步驟s3、保持所述待測四象限光電探測器的偏壓為所述第一偏壓值，逐步減小所述光學設備的光源的光衰減量，直至所述第二探測信號的幅值達到預定的第一增益控制閾值；并記錄所述第一偏壓值、每一光衰減量、以及與每一所述光衰減量對應的所述第二探測信號的幅值數(shù)據(jù)。步驟s4、降低所述待測四象限光電探測器的偏壓，使其偏壓值為第二偏壓值；繼續(xù)持續(xù)減小所述光學設備的光源的光衰減量，直至所述第二探測信號的幅值達到預定的第二增益控制閾值；并記錄此時的所述第二偏壓值、每一所述光衰減量、以及與每一所述光衰減量對應的所述第二探測信號的幅值數(shù)據(jù)。步驟s5、重復所述步驟s4，直至所述待測四象限光電探測器的偏壓值為所述待測四象限光電探測器的雪崩起始點電壓加上所述預設安全電壓所對應的偏壓值。步驟s6、根據(jù)所述步驟s2～所述步驟s5所記錄的所述第二探測信號的幅值數(shù)據(jù)計算所述待測四象限光電探測器的不一致性和系統(tǒng)誤差角。

9、可選地，所述預設安全電壓的范圍為10v～20v。

10、可選地，所述第二探測信號包括：所述待測四象限光電探測器的第一象限的幅值、所述待測四象限光電探測器的第二象限的幅值、所述待測四象限光電探測器的第三象限的幅值和所述待測四象限光電探測器的第四象限的幅值。

11、可選地，所述步驟s6包括：采用如下所述待測四象限光電探測器的不一致性的計算公式計算所述待測四象限光電探測器的不一致性：

12、

13、式中，m為所述待測四象限光電探測器的不一致性；ui為所述待測四象限光電探測器的第i象限的幅值，i＝(1、2、3、4)；為所述第一象限的幅值、所述第二象限的幅值、所述第三象限的幅值和所述第四象限的幅值的平均值。

14、可選地，所述步驟6包括：采用如下系統(tǒng)誤差角的計算公式計算所述待測四象限光電探測器的系統(tǒng)誤差角：

15、

16、式中，k為解算系數(shù)，f為所述光學設備到所述待測四象限光電探測器的光敏面之間的距離，θx和θy分別為所述系統(tǒng)誤差角θ在方位和俯仰兩個方向上的分量；u1為所述待測四象限光電探測器的第一象限的幅值；u2為所述待測四象限光電探測器的第二象限的幅值；u3為所述待測四象限光電探測器的所述第三象限的幅值；u4為所述待測四象限光電探測器的第四象限的幅值。

17、本發(fā)明至少具有以下技術(shù)效果之一：

18、本發(fā)明能夠?qū)λ南笙薰怆娞綔y器的一致性進行測試，通過調(diào)節(jié)四象限光電探測器的偏壓，得到不同偏壓下所述待測四象限光電探測器的四個象限的幅值數(shù)據(jù)，直觀地給出全動態(tài)范圍內(nèi)四象限光電探測器的各象限的不一致性的數(shù)據(jù)。即本實施例能夠在預留規(guī)定安全壓降的范圍內(nèi)，遍歷探測器的偏壓范圍，測試探測器各象限的輸出信號幅度，來標定探測器全動態(tài)內(nèi)的一致性指標，為器件在高精度跟瞄系統(tǒng)中應用提供技術(shù)保證。

19、本發(fā)明能夠?qū)Σ粷M足要求的四象限光電探測器進行剔除，或者對光電探測器工作偏壓范圍進行合理確定，從而滿足目標方位探測應用的要求，確保四象限光電探測器在跟瞄系統(tǒng)中的應用的效果，提高系統(tǒng)測角精度。