本发明公开了一种激光接收系统探测概率曲线测量解算方法，包括四个步骤：第一步：测量激光接收系统不同衰减系数下的探测概率；第二步：确定出测试光源功率的概率分布曲线；第三步：确定激光接收系统探测概率的当前测量曲线；第四步：求解激光接收系统探测概率的实际响应曲线；与现有技术相比，本发明通过将测试光源激光功率的概率分布引入激光接收系统探测概率的实际响应曲线的解算，能够有效降低激光接收系统探测概率测量过程中对于测试光源功率稳定性的要求，有效地提高了测试的准确性。
1.一种激光接收系统探测概率曲线测量解算方法，其特征在于，包括四个步骤：第一步：测量待测激光接收系统不同衰减系数下的探测概率
1-1、将可调衰减器的衰减系数调节设置到最大，保证测试激光光源发出的激光经比例分光镜和可调衰减器后不能被待测激光接收系统响应；
1-2、减小可调衰减器的衰减系数，直至待测激光接收系统可部分响应输出，测试激光光源发射N次激光,其中N≥100，待测激光接收系统探测响应输出M次，则记此衰减系数下待测激光接收系统的探测概率为(100×M/N)％；
1-3、继续减小可调衰减器的衰减系数，重复1-2环节，得到其它衰减系数下待测激光接收系统的探测概率；直至待测激光接收系统能够完全探测响应到测试激光光源发出的光M＝N；记有效测量到的探测概率组数为K，每组对应的衰减系数αi记为α1，α2，α3……αK；
可调衰减器可采用多个定值衰减片组合，也可采用连续可调衰减装置；采用连续可调衰减装置，则在1-3环节尽量保证探测概率为0至100％之间均匀分布；采用多个定值衰减片组合方式，则尽量使探测概率接近均匀分布；
第二步：确定出测试激光光源功率的概率分布曲线f(P)
2-1、同步记录第一步中K组有效测量过程中的K×N次激光发射的功率数据；采用现代数学分析软件MatLAB确定这K×N个激光发射功率数据的概率分布图；
2-2、在确定的概率分布图上取一定数量的特征值，用这些值在数学分析软件MatLAB或DataFit中计算概率密度函数的结构参数，得到测试激光光源功率的概率分布曲线的具体表达式f(P)；
第三步：确定待测激光接收系统探测概率的当前测量曲线g′(P)
3-1、第一步中K组有效测量过程中的K×N次激光发射的功率的平均值记为 则第i组探测概率时对应的测试激光光源平均功率可按照下式计算：则可得到K组待测激光接收系统探测概率对应的测试激光光源平均功率；
3-2、对3-1环节得到的K组探测概率与测试激光光源平均功率数据进行曲线拟合，即可得到此测试激光光源条件下待测激光接收系统探测概率的当前测量曲线；记为g′(P)；
第四步：求解待测激光接收系统探测概率的实际响应曲线g(P)
4-1、采用现代数学分析软件MatLAB，对测试激光光源功率的概率分布曲线和待测激光接收系统探测概率的当前测量曲线分别进行傅立叶变换得到 和
4-2、在这种测量方式下，待测激光接收系统探测概率的当前测量曲线在数学上等效为实际响应曲线与测试激光光源功率的概率分布曲线的相关；故可按照下式计算，得到探测概率实际响应曲线的傅立叶变换结果；
4-3、对4-2环节的计算结果进行傅立叶逆变换，即可得到待测激光接收系统探测概率的实际响应曲线；
2.用于权利要求1所述的激光接收系统探测概率曲线测量解算方法的待测激光接收系统探测概率测量系统，其特征在于，由测试激光光源、比例分光镜、可调衰减器、激光功率计和待测激光接收系统组成。
一种激光接收系统探测概率曲线测量解算方法
技术领域
[0001] 本发明涉及激光设备性能测试领域，具体是一种激光接收系统探测概率曲线测量解算方法。
背景技术
[0002] 激光接收系统在不同入射光功率下的探测概率是描述激光测距、激光雷达、激光导引头、激光告警器等激光设备极限工作能力的一种最有效描述手段。因此，对于激光接收系统探测概率随入射光功率的变化曲线测量也是此类激光装备性能测试的一项最重要内容。现有测试方法都要求使用稳定性极高的激光发射光源，但因为整个测试过程激光发射次数多、测试时间长，现有激光光源实际上都不能做到每次发射的光功率完全一致，造成测试结果包含了测试光源功率的概率分布，而非只是激光接收系统探测概率的实际响应曲线。
[0003] 一种能够消除测试光源功率不稳定影响的激光接收系统探测概率测量解算方法，采用概率统计分析与数值求解方法，通过将测试光源激光功率的概率分布引入激光接收系统探测概率的实际响应曲线的解算，能够有效降低激光接收系统探测概率测量过程中对于测试光源功率稳定性的要求，有效地提高了测试的准确性。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种能够消除测试光源功率不稳定影响的激光接收系统探测概率曲线测量解算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] 一种激光接收系统探测概率曲线测量解算方法，包括四个步骤：
[0007] 第一步：测量激光接收系统不同衰减系数下的探测概率
[0008] 1-1、将可调衰减器的衰减系数调节设置到最大，保证测试光源发出的激光经比例分光镜和衰减器后不能被待测激光接收系统响应。
[0009] 1-2、减小可调衰减器的衰减系数，直至待测激光接收系统可部分响应输出，如测试光源发射N(≥100)次激光，待测激光接收系统探测响应输出M次，则记此衰减系数下待测激光接收系统的探测概率为(100×M/N)％。
[0010] 1-3、继续减小可调衰减器的衰减系数，重复1-2环节，得到其它衰减系数下待测激光接收系统的探测概率；直至激光接收系统能够完全探测响应到测试光源发出的光(M＝N)。记有效测量到的探测概率组数为K，每组对应的衰减系数记为α1，α2，α3……αK。
[0011] 注意：可调衰减器可采用多个定值衰减片组合，也可采用连续可调衰减装置。如采用连续可调衰减装置，则在1-3环节尽量保证探测概率为0至100％之间均匀分布；如采用多个定值衰减片组合方式，则尽量使探测概率接近均匀分布。
[0012] 第二步：确定出测试光源功率的概率分布曲线f(P)
[0013] 2-1、同步记录第一步中K组有效测量过程中的K×N次激光发射的功率数据。采用现代数学分析软件(如MatLAB)确定这K×N个激光发射功率数据的概率分布图。
[0014] 2-2、在确定的概率分布图上取一定数量的特征值，用这些值在数学分析软件(如MatLAB或DataFit)中计算概率密度函数的结构参数，得到概率密度函数的具体表达式f(P)。
[0015] 第三步：确定激光接收系统探测概率的当前测量曲线g′(P)
[0016] 3-1、第一步中K组有效测量过程中的K×N次激光发射的功率的平均值记为 则第i组探测概率时对应的测试光源平均功率可按照下式计算：
[0017]
[0018] 则可得到K组激光接收系统探测概率对应的光源平均功率。
[0019] 3-2、对3-1环节得到的K组探测概率与光源平均功率数据进行曲线拟合，即可得到此光源条件下激光接收系统探测概率的当前测量曲线。记为g′(P)。
[0020] 第四步：求解激光接收系统探测概率的实际响应曲线g(P)
[0021] 4-1、采用现代数学分析软件(如MatLAB)，对测试光源功率的概率分布曲线和激光接收系统探测概率的当前测量曲线分别进行傅立叶变换得到 和
[0022] 4-2、在这种测量方式下，激光接收系统探测概率的当前测量曲线在数学上等效为实际响应曲线与测试光源功率的概率分布曲线的相关。故可按照下式计算，得到探测概率实际响应曲线的傅立叶变换结果。
[0023]
[0024] 4-3、对4-2环节的计算结果进行傅立叶逆变换，即可得到激光接收系统探测概率的实际响应曲线。
[0025]
[0026] 其中该激光接收系统探测概率曲线测量解算方法的激光接收系统探测概率测量系统，其特征在于，由测试激光光源、比例分光镜(一般采用50:50)、可调衰减器、激光功率计和待测激光接收系统组成。
[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将测试光源激光功率的概率分布引入激光接收系统探测概率的实际响应曲线的解算，能够有效降低激光接收系统探测概率测量过程中对于测试光源功率稳定性的要求，有效地提高了测试的准确性。
附图说明
[0028] 图1为激光接收系统探测概率曲线测量解算方法中激光接收系统探测概率的当前测量曲线图。
[0029] 图2为激光接收系统探测概率曲线测量解算方法中测试过程的激光源所有有效数据的概率分布图。
[0030] 图3为激光接收系统探测概率曲线测量解算方法中不同衰减系数时测试光源的概率分布图。
[0031] 图4为激光接收系统探测概率曲线测量解算方法中激光接收系统探测概率实际响应曲线的傅立叶逆变换数值计算结果图。
[0032] 图5为激光接收系统探测概率曲线测量解算方法中激光接收系统探测概率的实际响应曲线图。
[0033] 图6为激光接收系统探测概率曲线测量解算方法中激光接收系统探测概率测量系统的系统框图。
具体实施方式
[0034] 下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0035] 一种激光接收系统探测概率曲线测量解算方法，
[0036] 整个测量及数据解算过程包括四个步骤：
[0037] 第一步：测量激光接收系统不同衰减系数下的探测概率
[0038] 1-1、将可调衰减器的衰减系数调节设置到最大，保证测试光源发出的激光经比例分光镜和衰减器后不能被待测激光接收系统响应。
[0039] 1-2、减小可调衰减器的衰减系数，直至待测激光接收系统可部分响应输出，如测试光源发射N(≥100)次激光，待测激光接收系统探测响应输出M次，则记此衰减系数下待测激光接收系统的探测概率为(100×M/N)％。
[0040] 1-3、继续减小可调衰减器的衰减系数，重复1-2环节，得到其它衰减系数下待测激光接收系统的探测概率；直至激光接收系统能够完全探测响应到测试光源发出的光(M＝N)。记有效测量到的探测概率组数为K，每组对应的衰减系数记为α1，α2，α3……αK。
[0041] 注意：可调衰减器可采用多个定值衰减片组合，也可采用连续可调衰减装置。如采用连续可调衰减装置，则在1-3环节尽量保证探测概率为0至100％之间均匀分布；如采用多个定值衰减片组合方式，则尽量使探测概率接近均匀分布。
[0042] 第二步：确定出测试光源功率的概率分布曲线f(P)
[0043] 2-1、同步记录第一步中K组有效测量过程中的K×N次激光发射的功率数据。采用现代数学分析软件(如MatLAB)确定这K×N个激光发射功率数据的概率分布图。
[0044] 2-2、在确定的概率分布图上取一定数量的特征值，用这些值在数学分析软件(如MatLAB或DataFit)中计算概率密度函数的结构参数，得到概率密度函数的具体表达式f(P)。
[0045] 第三步：确定激光接收系统探测概率的当前测量曲线g′(P)
[0046] 3-1、第一步中K组有效测量过程中的K×N次激光发射的功率的平均值记为 则第i组探测概率时对应的测试光源平均功率可按照下式计算：
[0047]
[0048] 则可得到K组激光接收系统探测概率对应的光源平均功率。
[0049] 3-2、对3-1环节得到的K组探测概率与光源平均功率数据进行曲线拟合，即可得到此光源条件下激光接收系统探测概率的当前测量曲线。记为g′(P)。
[0050] 第四步：求解激光接收系统探测概率的实际响应曲线g(P)
[0051] 4-1、采用现代数学分析软件(如MatLAB)，对测试光源功率的概率分布曲线和激光接收系统探测概率的当前测量曲线分别进行傅立叶变换得到 和
[0052] 4-2、在这种测量方式下，激光接收系统探测概率的当前测量曲线在数学上等效为实际响应曲线与测试光源功率的概率分布曲线的相关。故可按照下式计算，得到探测概率实际响应曲线的傅立叶变换结果。
[0053]
[0054] 4-3、对4-2环节的计算结果进行傅立叶逆变换，即可得到激光接收系统探测概率的实际响应曲线。
[0055]
[0056] 如图6所示用于该激光接收系统探测概率曲线测量解算方法的激光接收系统探测概率测量系统由测试激光光源、比例分光镜(一般采用50:50)、可调衰减器、激光功率计和待测激光接收系统组成。
[0057] 对于某型激光设备接收系统的探测概率响应曲线进行测量，不同衰减系数对应的探测概率如表1所示。
[0058] 表1 不同衰减系数对应的探测概率测量值
[0059] 衰减系数 10 10.5 10.9 11.1 11.4 11.6 12 12.6 13探测概率 1.0 1.0 0.95 0.9 0.85 0.5 0.3 0.1 0
[0060] 激光接收系统探测概率的当前测量曲线如图1所示。
[0061] 测试过程中激光源所有有效数据的概率分布如图2所示。
[0062] 不同衰减系数下，得到如图3所示测试光源的概率分布。
[0063] 数值求解过程中傅立叶逆变换直接得到如图4所示的数据。
[0064] 对图4进行去噪和曲线拟合，得到如图5所示的激光接收系统探测概率的实际响应曲线。
[0065] 上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
