CN220367420U - 检测电路和激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种检测电路和激光雷达，涉及激光雷达领域。该检测电路包括控制器、发射电路和第一接收电路，控制器与发射电路、第一接收电路均电连接；发射电路在控制器的控制下发出激光信号；第一接收电路接收激光信号，将激光信号转换为第一电压信号，并根据第一电压信号的信号幅值与参考电压的比较结果向控制器输出比较结果信号；控制器调整输入到第一接收电路的参考电压，并根据不同参考电压对应的比较结果信号获得发射电路的激光发射功率检测结果。通过将激光信号对应的电压信号幅值与不同参考电压进行比较，基于比较结果信号即可实现激光发射功率的检测，提高了激光雷达的安全性。

Description

检测电路和激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光雷达技术领域，具体而言，涉及一种检测电路和激光雷达。

背景技术

激光雷达是一种使用激光技术进行测量和感知的传感器设备，主要通过发射激光脉冲并测量其返回时间来实现距离测量，其工作原理大致如下：激光雷达的发射电路发射激光光束，该激光光束遇到被测物体后，经过漫反射，返回至接收电路，根据激光光束发送时刻和回波信号接收时刻即可计算出与被测物体的距离。

在激光雷达中，发射电路的激光发射功率是影响测距的一项重要参数。如果激光发射功率偏低，将会影响整个激光雷达的正常工作；激光发射功率偏高，则可能存在安全隐患。然而，现有的激光雷达中并没有针对激光发射功率的检测方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种检测电路和激光雷达，能够对激光雷达中发射电路的激光发射功率进行检测，提高了激光雷达的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：

第一方面，本实用新型提供一种检测电路，应用于激光雷达，所述检测电路包括控制器、发射电路和第一接收电路，所述控制器与所述发射电路、所述第一接收电路均电连接；

所述发射电路用于在所述控制器的控制下发出激光信号；

所述第一接收电路用于接收所述激光信号，将所述激光信号转换为第一电压信号，并根据所述第一电压信号的信号幅值与参考电压的比较结果向所述控制器输出比较结果信号；

所述控制器用于调整输入到所述第一接收电路的所述参考电压，并根据不同参考电压对应的比较结果信号获得所述发射电路的激光发射功率检测结果。

本实用新型提供的检测电路中，通过设置第一接收电路对激光信号对应的电压信号幅值与不同参考电压进行比较，并向控制器输出比较结果信号，这样控制器根据不同参考电压对应的比较结果信号即可实现激光发射功率的检测，便于及时发现激光雷达工作不正常的情况，提高了激光雷达的安全性。

在可选的实施方式中，所述检测电路还包括第二接收电路，所述第二接收电路与所述控制器电连接；

所述第二接收电路用于接收所述激光信号经被测物体反射回来的回波信号，并根据所述回波信号向所述控制器输出接收反馈信号；

所述控制器还用于根据所述接收反馈信号和指定参考电压对应的比较结果信号，计算激光雷达与所述被测物体之间的距离；所述指定参考电压为输入到所述第一接收电路的参考电压中的一个。

本实用新型提供的检测电路中，利用第一接收电路对激光信号对应的第一电压信号的信号幅值与指定参考电压进行比较，根据比较结果信号可以获得准确的起始发光时刻，进而根据接收反馈信号和指定参考电压对应的比较结果信号计算得到激光雷达与被测物体之间的距离，相比于现有技术中将电信号的输出时刻作为起始发光时刻的测距方式，减小了温漂对测距精度带来的影响，提高起始发光时刻的检测精度，激光雷达的测距结果也更为准确，进一步提高激光雷达的安全性。

在可选的实施方式中，所述第二接收电路包括第一探测模块、放大模块、第一全差分模块、第二全差分模块、第一比较模块和第一基准电压模块，所述第一探测模块、所述放大模块、所述第一全差分模块、所述第二全差分模块和所述第一比较模块依次电连接；所述第一比较模块与所述控制器电连接，所述第二全差分模块还与所述放大模块、所述第一基准电压模块电连接。

在可选的实施方式中，所述第一探测模块用于根据接收的所述回波信号输出第二电压信号；

所述放大模块用于对所述第二电压信号进行放大处理，并输出放大信号；

所述第一全差分模块用于对所述放大信号进行延时处理，并输出延时信号；

所述第二全差分模块用于根据所述第一基准电压模块提供的第一基准电压对所述延时信号和所述放大信号进行相减处理，并输出两路模拟信号；

所述第一比较模块用于根据两路所述模拟信号的比较结果向所述控制器输出所述接收反馈信号。

本实用新型提供的检测电路中，通过放大模块和第一全差分模块可以实现信号的放大和延时，通过第二全差分模块可以消除原信号上的长拖尾，实现波形的整形，最终通过第一比较模块对第二全差分模块的输出信号进行比较，输出的接收反馈信号可准确地确定回波信号的接收时刻。

在可选的实施方式中，所述第一探测模块包括光电传感器和第一电阻，所述光电传感器和所述第一电阻串联于电源与地之间；

所述放大模块包括第一运算放大器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第一电容的一端电连接于所述光电传感器和所述第一电阻之间，所述第一电容的另一端与所述第一运算放大器的正输入端电连接，所述第二电阻的一端电连接于所述第一电容与所述第一运算放大器的正输入端之间，所述第二电阻的另一端与电源电连接；所述第二电容和所述第三电阻并联于所述第一运算放大器的负输入端与输出端之间；所述第四电阻的一端与所述第一运算放大器的负输入端电连接，所述第四电阻的另一端接地；

所述第一运算放大器的输出端通过所述第五电阻和所述第三电容分别与所述第一全差分模块、所述第二全差分模块电连接；所述第六电阻的一端电连接于所述第三电容与所述第一全差分模块之间，所述第六电阻的另一端通过所述第四电容接地。

本实用新型提供的检测电路中，通过光电传感器探测回波信号，第一电阻上输出对应的第二电压信号，第二电压信号经过第一电容隔直后进入第一运算放大器进行信号放大，并经过第三电容隔直后，分别进入第一全差分模块和第二全差分模块进行延时和波形整形处理。

在可选的实施方式中，所述第一全差分模块包括第一全差分运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第五电容、第六电容和第七电容，所述第一全差分运算放大器的正输入端通过所述第七电阻与所述放大模块电连接，所述第八电阻和所述第五电容并联于所述第一全差分运算放大器的正输入端与负输出端之间，所述第九电阻和所述第六电容并联于所述第一全差分运算放大器的负输入端与正输出端之间；

所述第十电阻的一端与所述第一全差分运算放大器的负输入端电连接，所述第十电阻的另一端通过所述第七电容接地；所述第十一电阻的一端与所述第一全差分运算放大器的正输出端电连接，所述第十一电阻的另一端与所述第二全差分模块电连接。

本实用新型提供的检测电路中，经第一运算放大器进行放大后的信号进入第一全差分模块后，可通过第一全差分模块中的第一全差分运算放大器进行延时和增益处理，且通过调节第八电阻/第九电阻、第五电容/第六电容的大小可以调节延时时间。

在可选的实施方式中，所述第二全差分模块包括第二全差分运算放大器、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第八电容和第九电容，所述第十二电阻的一端与所述放大模块电连接，所述第十二电阻的另一端与所述第二全差分运算放大器的正输入端电连接；

所述第十三电阻和所述第八电容并联于第二全差分运算放大器的正输入端与负输出端之间；所述第十四电阻的一端与所述第一全差分模块电连接，所述第十四电阻的另一端与所述第二全差分运算放大器的负输入端电连接；

所述第十五电阻和所述第九电容并联于所述第二全差分运算放大器的负输入端与正输出端之间；所述第十六电阻的一端与所述第二全差分运算放大器的负输入端电连接，所述第十六电阻的另一端与所述第一基准电压模块电连接。

本实用新型提供的检测电路中，经第一运算放大器进行放大后的信号进入第二全差分模块后，可通过第二全差分模块中的第二全差分运算放大器及***电路将放大信号与第一全差分模块输出的延时信号进行相减处理，以此来消除原放大信号上面的长拖尾，实现波形的整形。

在可选的实施方式中，所述第一比较模块包括第一比较器、第十七电阻和第十八电阻，所述第十七电阻的一端与所述第二全差分运算放大器的负输出端电连接，所述第十七电阻的另一端与所述第一比较器的第一输入端电连接，所述第十八电阻的一端与所述第二全差分运算放大器的正输出端电连接，所述第十八电阻的另一端与所述第一比较器的第二输入端电连接；所述第一比较器的输出端与所述控制器电连接。

本实用新型提供的检测电路中，通过在第二全差分运算放大器的负输入端施加基准电压，可以改变第二全差分运算放大器的两路输出信号的波形，通过第一比较器对两路输出信号进行比较，可以准确地确定出回波信号的接收时刻。

在可选的实施方式中，所述检测电路还包括参考电压提供电路，所述参考电压提供电路与所述控制器、所述第一接收电路均电连接；

所述参考电压提供电路用于在所述控制器的控制下向所述第一接收电路输出不同的参考电压。

本实用新型提供的检测电路中，通过设置参考电压提供电路与控制器、第一接收电路电连接，使得控制器可对输入到第一接收电路的参考电压进行调整，进而便于第一接收电路将激光信号对应的第一电压信号的信号幅值与不同参考电压进行比较，并输出对应的比较结果信号。

在可选的实施方式中，所述第一接收电路包括第二探测模块、电流电压转换模块和第二比较模块，所述第二探测模块与所述电流电压转换模块电连接，所述第二比较模块与所述电流电压转换模块、所述参考电压提供电路和所述控制器均电连接。

在可选的实施方式中，所述第二探测模块用于根据接收的所述激光信号产生电流信号；

所述电流电压转换模块用于将所述电流信号转换为第一电压信号；

所述第二比较模块用于将所述第一电压信号与所述参考电压进行比较，并根据比较结果向所述控制器输出比较结果信号。

本实用新型提供的检测电路中，通过第二探测模块能够将发射电路发出的激光信号转换为对应大小的电流信号，电流电压转换模块根据电流信号转换为第一电压信号，第二比较模块通过比较第一电压信号与参考电压的大小，并输出相应的比较结果信号。

在可选的实施方式中，所述电流电压转换模块包括第二运算放大器、第十九电阻、第十电容和第二基准电压模块，所述第二运算放大器的负输入端与所述第二探测模块电连接，所述第二运算放大器的正输入端与所述第二基准电压模块电连接，所述第十九电阻和所述第十电容并联于所述第二运算放大器的负输入端与输出端之间；所述第二基准电压模块用于为所述第二运算放大器的正输入端提供第二基准电压。

本实用新型提供的检测电路中，第二运算放大器基于第二探测模块输出的电流信号以及第二基准电压模块输出的第二基准电压，可以输出直流偏置为第二基准电压的第一电压信号，在一定范围内，光电流越大，产生的信号幅值越大。

在可选的实施方式中，所述第二比较模块包括第二十电阻和第二比较器，所述第二十电阻电连接于所述电流电压转换模块与所述第二比较器的第一输入端之间，所述第二比较器的第二输入端与所述参考电压提供电路电连接，所述第二比较器的输出端与所述控制器电连接。

本实用新型提供的检测电路中，第一电压信号经过第二十电阻输入第二比较器的第一输入端，第二比较器通过比较第一输入端输入的第一电压信号与第二输入端输入的参考电压的大小，输出相应的比较结果信号。由于参考电压的大小可调，故通过不同参考电压可以检测激光发射功率强弱，进而判断发射电路中激光器工作是否正常，是否存在不安全的情况等。

第二方面，本实用新型提供一种激光雷达，包括第一方面中的任一种可能的实现方式所述的检测电路。第二方面所述的激光雷达的技术效果可以参考第一方面中任一种可能的实现方式所述的电路的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的检测电路的一种结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的检测电路的另一种结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的检测电路的又一种结构框图；

图4为第一接收电路的一种电路连接示意图；

图5为第二探测模块采用负偏压供电时第一接收电路的电路连接示意图；

图6为第二探测模块采用负偏压供电时输出的第一电压信号的示意图；

图7为第二探测模块采用负偏压供电时第一电压信号的信号幅度与不同参考电压比较的示意图；

图8为第二探测模块采用正偏压供电时第一接收电路的电路连接示意图；

图9为第二探测模块采用正偏压供电时输出的第一电压信号的示意图；

图10为第二探测模块采用正偏压供电时第一电压信号的信号幅度与不同参考电压比较的示意图；

图11为本实用新型实施例提供的检测电路的再一种结构框图；

图12为比较结果信号的下降沿的示意图；

图13为比较结果信号的上升沿的示意图；

图14为第二接收电路的一种结构框图；

图15为第二接收电路的一种电路结构示意图。

图标：100-检测电路；110-控制器；120-发射电路；130-第一接收电路；140-参考电压提供电路；131-第二探测模块；132-电流电压转换模块；133-第二比较模块；1321-第二基准电压模块；210-第二接收电路；211-第一探测模块；212-放大模块；213-第一全差分模块；214-第二全差分模块；215-第一比较模块；216-第一基准电压模块；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；R8-第八电阻；R9-第九电阻；R10-第十电阻；R11-第十一电阻；R12-第十二电阻；R13-第十三电阻；R14-第十四电阻；R15-第十五电阻；R16-第十六电阻；R17-第十七电阻；R18-第十八电阻；R19-第十九电阻；R20-第二十电阻；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；C4-第四电容；C5-第五电容；C6-第六电容；C7-第七电容；C8-第八电容；C9-第九电容；C10-第十电容；U1-第二运算放大器；U2-第二比较器；U3-第一运算放大器；U4-第一全差分运算放大器；U5-第二全差分运算放大器；U6-第一比较器；D2-光电传感器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

激光发射功能是激光雷达前端的重要功能，在激光雷达中，发射电路的激光发射功率是影响测距的一项重要参数。如果激光发射功率偏低，将会影响整个激光雷达的正常工作；而激光发射功率偏高，则可能存在安全隐患。然而，现有的激光雷达中并没有针对激光发射功率的检测方案。

基于此，本实用新型提供了一种检测电路和激光雷达，该检测电路包括控制器、发射电路和第一接收电路，控制器与发射电路、第一接收电路均电连接，通过设置第一接收电路对激光信号对应的电压信号幅值与不同参考电压进行比较，并向控制器输出比较结果信号，这样控制器根据不同参考电压对应的比较结果信号即可实现激光发射功率的检测，便于及时发现激光雷达工作不正常的情况，提高了激光雷达的安全性。

请参照图1，本实施例提供了一种检测电路100，该检测电路100可应用于激光雷达，可以用于检测激光雷达的激光发射功率强弱。检测电路100包括控制器110、发射电路120和第一接收电路130，控制器110与发射电路120、第一接收电路130均电连接。

发射电路120用于在控制器110的控制下发出激光信号。

在本实施例中，发射电路120中可包括激光器，控制器110可控制激光器发出激光信号。

第一接收电路130用于接收激光信号，将激光信号转换为第一电压信号，并根据第一电压信号的信号幅值与参考电压的比较结果向控制器输出比较结果信号。

在本实施例中，激光器发出的激光信号除了射向激光雷达外部，还会有一部分在内部散射和折射进入第一接收电路130，第一接收电路130将接收到的激光信号转换为第一电压信号，并将第一电压信号的信号幅值与输入到接第一接收电路130的参考电压进行比较，根据比较结果向控制器110输出对应的比较结果信号。可以理解，该比较结果信号可以表征该第一电压信号的信号幅值与参考电压的大小。

控制器110用于调整输入到第一接收电路130的参考电压，并根据不同参考电压对应的比较结果信号获得发射电路120的激光发射功率检测结果。

在本实施例中，由于控制器110可以调整输入到第一接收电路130的参考电压，故第一接收电路130可以将激光信号对应的第一电压信号的信号幅值与不同的参考电压进行比较，并输出不同参考电压所对应的比较结果信号。控制器110根据不同参考电压对应的比较结果信号可以检测激光发射功率的强弱情况，进而获得激光发射功率检测结果。

在一些实施例中，第一接收电路130输出的比较结果信号可以通过高、低电平表示。例如，设置第一电压信号的信号幅值大于参考电压时，比较器输出高电平；第一电压信号的信号幅值小于等于参考电压时，比较器输出低电平。控制器110在获取到多个参考电压对应的比较结果信号后，根据第一接收电路130在哪些参考电压下输出高电平，在哪些参考电压下输出低电平，可确定第一电压信号的信号幅值所处电压范围，进而判定出激光发射功率是正常、偏低还是偏高，实现对发射电路120的激光发射功率的检测。

可见，本实施例提供的检测电路，包括控制器、发射电路和第一接收电路，控制器与发射电路、第一接收电路均电连接；发射电路用于在控制器的控制下发出激光信号；第一接收电路用于接收激光信号，将激光信号转换为第一电压信号，并根据第一电压信号的信号幅值与参考电压的比较结果向控制器输出比较结果信号；控制器用于调整输入到第一接收电路的参考电压，并根据不同参考电压对应的比较结果信号获得发射电路的激光发射功率检测结果。通过设置第一接收电路对激光信号对应的电压信号幅值与不同参考电压进行比较，并向控制器输出比较结果信号，这样控制器根据不同参考电压对应的比较结果信号即可实现激光发射功率的检测，便于及时发现激光雷达工作不正常的情况，提高了激光雷达的安全性。

在一种实现方式中，请参照图2，为了便于第一接收电路130将激光信号对应的电压信号幅值与不同参考电压进行比较，该检测电路100还包括参考电压提供电路140，参考电压提供电路140与控制器110、第一接收电路130均电连接；参考电压提供电路140用于在控制器110的控制下向第一接收电路130输出不同的参考电压。

也即是说，控制器110通过参考电压提供电路140，可对输入到第一接收电路130的参考电压进行调整，这样，第一接收电路130便能将激光信号对应的第一电压信号的信号幅值与不同参考电压进行比较，并输出对应的比较结果信号。

在一个示例中，该参考电压提供电路140可以采用电源芯片实现，控制器110通过向电源芯片输出不同的控制信号，可控制电源芯片对输入到第一接收电路130的参考电压进行调整，实现向第一接收电路130输出不同的参考电压。当然，在实际应用中，该参考电压提供电路140也可以采用其他方式实现，本实施例对此不做限制。

在一种实现方式中，请参照图3，第一接收电路130可以包括第二探测模块131、电流电压转换模块132和第二比较模块133，第二探测模块131与电流电压转换模块132电连接，第二比较模块133与电流电压转换模块132、参考电压提供电路140和控制器110均电连接。

第二探测模块131用于根据接收的激光信号产生电流信号；电流电压转换模块132用于将电流信号转换为第一电压信号；第二比较模块133用于将第一电压信号与参考电压进行比较，并根据比较结果向控制器110输出比较结果信号。

在本实施例中，第二探测模块131可以采用PIN管或者Sipm传感器。其中，PIN管是一种可以实现高速响应的光电二极管，它可以在两种半导体之间的PN结，或者半导体与金属之间的结的邻近区域吸收光辐射而产生光电流；在光电流达到饱和值之前，光辐射能量越大，对应产生的光电流越大。Sipm是一种新型的高性能半导体光电探测器，它是由工作在盖革模式的多个像素相互并联的阵列构成，每个像素由雪崩光电二极管和淬灭电阻串联组成。

第二探测模块131在接收到发射电路120发出的激光信号后，将激光信号转换为对应大小的电流信号。电流电压转换模块132将输入的电流信号转换为第一电压信号，其中，在一定范围内，电流信号越大，产生的第一电压信号的信号幅值越大。第二比较模块133对电流电压转换模块132输出的第一电压信号与参考电压提供电路140输出的参考电压进行比较，并输出对应的比较结果信号。

下面，对电流电压转换模块132和第二比较模块133的电路连接结构进行说明。请参照图4，电流电压转换模块132包括第二运算放大器U1、第十九电阻R19、第十电容C10和第二基准电压模块1321，第二运算放大器U1的负输入端与第二探测模块131电连接，第二运算放大器U1的正输入端与第二基准电压模块1321电连接，第十九电阻R19和第十电容C10并联于第二运算放大器U1的负输入端与输出端之间；第二基准电压模块1321用于为第二运算放大器U1的正输入端提供第二基准电压Vref2。

第二比较模块133包括第二十电阻R20和第二比较器U2，第二十电阻R20电连接于电流电压转换模块132与第二比较器U2的第一输入端(即图4所示的A1)之间。示例性的，第二十电阻R20可以电连接于电流电压转换模块132中的第二运算放大器U1的输出端与第二比较器U2的第一输入端之间，第二比较器U2的第二输入端(即图4所示的A2)与参考电压提供电路140电连接，第二比较器U2的输出端与控制器110电连接。参考电压提供电路140用于为第二比较器U2的第二输入端提供参考电压Vref3。

在本实施例中，第二探测模块131可以采用正偏压供电，也可以采用负偏压供电。在一种实施方式中，请参照图5，第二探测模块131采用PIN管或者Sipm传感器(即图5中的D1)，当采用负偏压供电时，第二探测模块131接收激光器产生的激光信号从而产生不同大小的光电流(电流信号)，第二运算放大器U1的输出为光电流转换为电压的信号(第一电压信号)，如图6所示，第一电压信号是一个直流偏置为Vref2的上升沿信号，在一定范围内，光电流越大，产生的信号幅值Vpeak越大。第一电压信号经过第二十电阻R20输入第二比较器U2的第一输入端，第二比较器U2的第二输入端输入参考电压Vref3，第二比较器U2通过比较第一输入端与第二输入端的电压大小，输出相应的高低电平。

在本实施例中，由于参考电压Vref3的大小可调，故通过不同参考电压可以检测激光发射功率强弱，进而判断激光器工作是否正常，是否存在不安全的情况等。

在一个示例中，可以基于不同参考电压划分不同的功率挡位(或功率等级)，并判定对应的激光器工作状态。如图7所示，当信号幅度Vpeak未超过参考电压Vref3”'，可以定义激光器的功率挡位为第一挡，即最低挡，此时激光器功率极低甚至未发光；当信号幅度Vpeak超过参考电压Vref3”'，但是并未超过Vref3”，定义激光器的功率挡位为第二挡，此时激光器发光但是功率较低；当信号幅度Vpeak超过参考电压Vref3”，但是未超过Vref3，可以定义激光器的功率挡位为第三挡，此时激光器功率强度强于第二挡功率挡位；信号幅度Vpeak超过参考电压Vref3，但是并未超过Vref3'，可以定义激光器的功率挡位为第四挡，此挡位的激光器功率强度强于第三挡功率挡位；当信号幅度Vpeak超过参考电压Vref3'，可以定义激光器的功率挡位为第五挡，此挡位是激光器功率的最强挡位。

需要说明的是，激光器的功率挡位划分可以根据实际需要而定，激光器的工作状态也可以根据实际需求来判定。

可以理解的是，通过第二比较器U2对第一电压信号的信号幅值与不同参考电压进行比较，并输出相应的高、低电平信号，控制器110基于第二比较器U2输出的高、低电平信号可以判断出激光器的功率挡位，基于功率挡位还可以进一步判断出激光器的工作状态。例如，假设第三挡功率挡位为正常值，即激光器的功率挡位在第三挡功率挡位时，表明激光器的激光发射功率正常；如果检测出激光器的功率挡位在第一挡或者第二挡，低于第三挡功率挡位，则可以认为激光器的激光发射功率偏低；如果检测出功率挡位在第四挡或者第五挡，高于第三挡功率挡位，则可以认为激光器的激光发射功率偏高。因此，在本实施例中，控制器110获得的激光发射功率检测结果可以是第一电压信号的信号幅值所处电压范围，也可以是功率挡位，还可以是激光发射功率正常、偏低或偏高的结果，本实施例中对此不进行限制。

在另一种实施方式中，请参照图8，当第二探测模块131采用正偏压供电时，第二探测模块131接收激光器产生的激光信号从而产生不同大小的光电流(电流信号)，第二运算放大器U1的输出为光电流转换为电压的信号(第一电压信号)，如图9所示，第一电压信号是一个直流偏置为Vref2的下降沿信号，在一定范围内，光电流越大，产生的信号幅值Vpeak越大。第一电压信号经过第二十电阻R20输入第二比较器U2的第一输入端，第二比较器U2的第二输入端输入参考电压Vref3，第二比较器U2通过比较第一输入端与第二输入端的电压大小，输出相应的高低电平。

与负偏压供电的实施方式类似，也可以基于不同参考电压划分不同的功率挡位，并判定对应的激光器工作状态。如图10所示，当信号幅度Vpeak未超过参考电压Vref3”，可以定义激光器的功率挡位为第一挡，即最低挡，此时激光器功率极低甚至未发光；当信号幅度Vpeak超过参考电压Vref3”，但是并未超过Vref3，定义激光器的功率挡位为第二挡，此时激光器发光但是功率较低；当信号幅度Vpeak超过参考电压Vref3，但是未超过Vref3'，可以定义激光器的功率挡位为第三挡，此时激光器功率强度强于第二挡功率挡位；信号幅度Vpeak超过参考电压Vref3'，可以定义激光器的功率挡位为第四挡，此挡位是激光器功率的最强挡位。

在现有的激光雷达中，起始发光时刻的检测方法通常是以芯片输出控制发光的电信号的时刻作为起始发光时刻，电信号是由激光雷达控制产生的，在不同的工作温度下电信号会有一定的漂移，因此选用电信号作为起始发光时刻的参考会存在不准确的问题，从而影响激光雷达的测距精度。

基于此，请参照图11，本实施例提供的检测电路100还可以包括第二接收电路210，第二接收电路210与控制器110电连接。

第二接收电路210用于接收激光信号经被测物体反射回来的回波信号，并根据回波信号向控制器110输出接收反馈信号。

控制器110还用于根据接收反馈信号和指定参考电压对应的比较结果信号，计算激光雷达与被测物体之间的距离；指定参考电压为输入到第一接收电路130的参考电压中的一个。

在本实施例中，第二接收电路210对回波信号进行处理，并输出接收反馈信号，控制器110将自身接收到该接收反馈信号的时刻作为回波信号的接收时刻。

在前述实施例中，当进行激光发射功率检测时，控制器110需要调整输入到第一接收电路130的参考电压的大小，以使第一接收电路130将第一电压信号与不同大小的参考电压进行比较。而在测距场景中，控制器110可以将输入到第一接收电路130的参考电压调整到指定参考电压，然后将第一接收电路130输出的比较结果信号中第一电压信号与指定参考电压相等时对应的时刻作为起始发光时刻，如图12所示和图13所示，比较结果信号中上升沿或下降沿出现的时刻t0即为起始发光时刻。在获得回波信号的接收时刻以及起始发光时刻后，即可计算出激光雷达与被测物体之间的距离。需要说明的是，在实际测距中，考虑到从第二接收电路210收到回波信号到控制器110收到接收反馈信号之间，以及从第一接收电路130收到激光信号到控制器110收到比较结果信号之间，会存在一定时间delay，控制器110在根据回波信号接收时刻和起始发光时刻进行距离计算时，可将信号从第一接收电路130、第二接收电路210到控制器110的这段时间delay通过软件算法进行处理，从而获得准确的测距结果。

在本实施例中，由于参考电压提供电路140可以为第一接收电路130提供不同的参考电压，可以选取其中一个参考电压作为指定参考电压。例如，可以将参考电压提供电路140提供的多个参考电压中的最小值，即最低功率挡位所对应的参考电压作为指定参考电压；还可以选取多个参考电压中倒数第二小的参考电压作为指定参考电压；本实施例中对于指定参考电压的选取不进行限制。

可见，本实施例提供的检测电路，利用第一接收电路对激光信号对应的第一电压信号的信号幅值与指定参考电压进行比较，将第一电压信号与指定参考电压相等时对应的时刻作为起始发光时刻，相比于现有技术中将电信号的输出时刻作为起始发光时刻的测距方式，减小了温漂对测距精度带来的影响，提高起始发光时刻的检测精度，激光雷达的测距结果也更为准确，提高了激光雷达的安全性能。

在一种实现方式中，请参照图14，第二接收电路210可以包括第一探测模块211、放大模块212、第一全差分模块213、第二全差分模块214、第一比较模块215和第一基准电压模块216，第一探测模块211、放大模块212、第一全差分模块213、第二全差分模块214和第一比较模块215依次电连接；第一比较模块215与控制器110电连接，第二全差分模块214还与放大模块212、第一基准电压模块216电连接。

第一探测模块211用于根据接收的回波信号输出第二电压信号；放大模块212用于对第二电压信号进行放大处理，并输出放大信号；第一全差分模块213用于对放大信号进行延时处理，并输出延时信号；第二全差分模块214用于根据第一基准电压模块216提供的第一基准电压对延时信号和放大信号进行相减处理，并输出两路模拟信号；第一比较模块215用于根据两路模拟信号的比较结果向控制器输出接收反馈信号。

在本实施例中，第一探测模块211可以采用PIN管或者Sipm传感器，当接收到回波信号时，会输出对应的第二电压信号。第一探测模块211输出的第二电压信号进入放大模块212，由放大模块212进行放大，并输出对应的放大信号，该放大信号进入第一全差分模块213，由第一全差分模块213进行延时，得到延时信号。放大模块212输出的放大信号以及第一全差分模块213输出的延时信号将进入第二全差分模块214，第二全差分模块214基于第一基准电压模块216提供的第一基准电压对延时信号和放大信号进行相减处理，消除掉原信号(放大信号)上的拖尾，并输出两路模拟信号。第一比较模块215对两路模拟信号的大小进行比较，向控制器110输出接收反馈信号，控制器110将接收到反馈信号的时刻作为回波信号接收时刻。

在一种实现方式中，请参照图15，第一探测模块211包括光电传感器D2和第一电阻R1，光电传感器D2和第一电阻R1串联于电源与地之间。

放大模块212包括第一运算放大器U3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，第一电容C1的一端电连接于光电传感器D2和第一电阻R1之间，第一电容C1的另一端与第一运算放大器U3的正输入端电连接，第二电阻R2的一端电连接于第一电容C1与第一运算放大器U3的正输入端之间，第二电阻R2的另一端与电源电连接；第二电容C2和第三电阻R3并联于第一运算放大器U3的负输入端与输出端之间；第四电阻R4的一端与第一运算放大器U3的负输入端电连接，第四电阻R4的另一端接地。第一运算放大器U3的输出端通过第五电阻R5和第三电容C3分别与第一全差分模块213、第二全差分模块214电连接；第六电阻R6的一端电连接于第三电容C3与第一全差分模块213之间，第六电阻R6的另一端通过第四电容C4接地。

第一全差分模块213包括第一全差分运算放大器U4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7，第一全差分运算放大器U4的正输入端通过第七电阻R7与放大模块212电连接，示例性的，第一全差分运算放大器U4的正输入端通过第七电阻R7可与放大模块212中的第三电容C3电连接，第八电阻R8和第五电容C5并联于第一全差分运算放大器U4的正输入端与负输出端之间，第九电阻R9和第六电容C6并联于第一全差分运算放大器U4的负输入端与正输出端之间。第十电阻R10的一端与第一全差分运算放大器U4的负输入端电连接，第十电阻R10的另一端通过第七电容C7接地；第十一电阻R11的一端与第一全差分运算放大器U4的正输出端电连接，第十一电阻R11的另一端与第二全差分模块214电连接。

第二全差分模块214包括第二全差分运算放大器U5、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第八电容C8和第九电容C9，第十二电阻R12的一端与放大模块212电连接，示例性的，第十二电阻R12的一端可与放大模块212中的第三电容C3电连接，第十二电阻R12的另一端与第二全差分运算放大器U5的正输入端电连接。第十三电阻R13和第八电容C8并联于第二全差分运算放大器U5的正输入端与负输出端之间；第十四电阻R14的一端与第一全差分模块213电连接，示例性的，第十四电阻R14的一端可与第一全差分模块213中的第十一电阻R11电连接，第十四电阻R14的另一端与第二全差分运算放大器U5的负输入端电连接。第十五电阻R15和第九电容C9并联于第二全差分运算放大器U5的负输入端与正输出端之间；第十六电阻R16的一端与第二全差分运算放大器U5的负输入端电连接，第十六电阻R16的另一端与第一基准电压模块216电连接。

第一比较模块215包括第一比较器U6、第十七电阻R17和第十八电阻R18，第十七电阻R17的一端与第二全差分运算放大器U5的负输出端电连接，第十七电阻R17的另一端与第一比较器U6的第一输入端(即图15中的B1)电连接，第十八电阻R18的一端与第二全差分运算放大器U5的正输出端电连接，第十八电阻R18的另一端与第一比较器U6的第二输入端(即图15中的B2)电连接；第一比较器U6的输出端与控制器110电连接。

在本实施例中，第一电阻R1为采样电阻，光电传感器D2为PIN管或者Sipm传感器，当有回波信号被光电传感器D2探测到时，第一电阻R1上会有第二电压信号Vout输出。第二电压信号Vout经过第一电容C1隔直后进入第一运算放大器U3，由第一运算放大器U3进行信号放大，经第三电容C3隔直后，所得到的放大信号Vout1分别进入第一全差分运算放大器U4和第二全差分运算放大器U5。第一全差分运算放大器U4主要是对放大信号Vout1进行延时和增益处理，通过调节R8/R9和C5/C6的大小可以调节延时时间(delay)；第二全差分运算放大器U5及***电路主要是将放大信号Vout1与延时信号Vout2进行相减处理，以此来消除原放大信号Vout1上面的长拖尾，实现波形的整形；第一基准电压Vref1为第一比较器U6的参考阈值，被施加在第二全差分运算放大器U5的负输入端，会改变第二全差分运算放大器U5的两路输出信号的波形，此时通过第一比较器U6对第二全差分运算放大器U5的两路输出信号进行比较，可以准确地确定出回波信号的接收时刻。

本实施例中还提供了一种激光雷达，该激光雷达包括前述实施例中的检测电路100。

在一些实施例中，本申请实施例提供的检测电路100还可以应用于激光雷达的中控***、车辆、车辆的中控***等，检测电路100可以是可设置于激光雷达(或激光雷达的中控***、或与激光雷达通信连接的计算机设备)或车辆(车辆的中控***)的芯片(***)或其他部件或组件，本申请对此不做限定。

综上，本实用新型提供的检测电路和激光雷达中，检测电路包括控制器、发射电路和第一接收电路，控制器与发射电路、第一接收电路均电连接，通过设置第一接收电路对激光信号对应的电压信号幅值与不同参考电压进行比较，并向控制器输出比较结果信号，这样控制器根据不同参考电压对应的比较结果信号即可实现激光发射功率的检测，便于及时发现激光雷达工作不正常的情况，提高了激光雷达的安全性。

此外，检测电路中利用第一接收电路对激光信号对应的第一电压信号的信号幅值与指定参考电压进行比较，根据比较结果信号可以获得准确的起始发光时刻，进而根据接收反馈信号和指定参考电压对应的比较结果信号计算得到激光雷达与被测物体之间的距离，相比于现有技术中将电信号的输出时刻作为起始发光时刻的测距方式，减小了温漂对测距精度带来的影响，提高起始发光时刻的检测精度，激光雷达的测距结果也更为准确。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种检测电路，其特征在于，应用于激光雷达，所述检测电路包括控制器、发射电路和第一接收电路，所述控制器与所述发射电路、所述第一接收电路均电连接；

所述发射电路用于在所述控制器的控制下发出激光信号；

所述第一接收电路用于接收所述激光信号，将所述激光信号转换为第一电压信号，并根据所述第一电压信号的信号幅值与参考电压的比较结果向所述控制器输出比较结果信号；

所述控制器用于调整输入到所述第一接收电路的所述参考电压，并根据不同参考电压对应的比较结果信号获得所述发射电路的激光发射功率检测结果。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括第二接收电路，所述第二接收电路与所述控制器电连接；

所述第二接收电路用于接收所述激光信号经被测物体反射回来的回波信号，并根据所述回波信号向所述控制器输出接收反馈信号；

所述控制器还用于根据所述接收反馈信号和指定参考电压对应的比较结果信号，计算激光雷达与所述被测物体之间的距离；所述指定参考电压为输入到所述第一接收电路的参考电压中的一个。

3.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述第二接收电路包括第一探测模块、放大模块、第一全差分模块、第二全差分模块、第一比较模块和第一基准电压模块，所述第一探测模块、所述放大模块、所述第一全差分模块、所述第二全差分模块和所述第一比较模块依次电连接；所述第一比较模块与所述控制器电连接，所述第二全差分模块还与所述放大模块、所述第一基准电压模块电连接。

4.根据权利要求3所述的检测电路，其特征在于，

所述第一探测模块用于根据接收的所述回波信号输出第二电压信号；

所述放大模块用于对所述第二电压信号进行放大处理，并输出放大信号；

所述第一全差分模块用于对所述放大信号进行延时处理，并输出延时信号；

所述第二全差分模块用于根据所述第一基准电压模块提供的第一基准电压对所述延时信号和所述放大信号进行相减处理，并输出两路模拟信号；

所述第一比较模块用于根据两路所述模拟信号的比较结果向所述控制器输出所述接收反馈信号。

5.根据权利要求3或4所述的检测电路，其特征在于，所述第一探测模块包括光电传感器和第一电阻，所述光电传感器和所述第一电阻串联于电源与地之间；

所述放大模块包括第一运算放大器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第一电容的一端电连接于所述光电传感器和所述第一电阻之间，所述第一电容的另一端与所述第一运算放大器的正输入端电连接，所述第二电阻的一端电连接于所述第一电容与所述第一运算放大器的正输入端之间，所述第二电阻的另一端与电源电连接；所述第二电容和所述第三电阻并联于所述第一运算放大器的负输入端与输出端之间；所述第四电阻的一端与所述第一运算放大器的负输入端电连接，所述第四电阻的另一端接地；

所述第一运算放大器的输出端通过所述第五电阻和所述第三电容分别与所述第一全差分模块、所述第二全差分模块电连接；所述第六电阻的一端电连接于所述第三电容与所述第一全差分模块之间，所述第六电阻的另一端通过所述第四电容接地。

6.根据权利要求3或4所述的检测电路，其特征在于，所述第一全差分模块包括第一全差分运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第五电容、第六电容和第七电容，所述第一全差分运算放大器的正输入端通过所述第七电阻与所述放大模块电连接，所述第八电阻和所述第五电容并联于所述第一全差分运算放大器的正输入端与负输出端之间，所述第九电阻和所述第六电容并联于所述第一全差分运算放大器的负输入端与正输出端之间；

所述第十电阻的一端与所述第一全差分运算放大器的负输入端电连接，所述第十电阻的另一端通过所述第七电容接地；所述第十一电阻的一端与所述第一全差分运算放大器的正输出端电连接，所述第十一电阻的另一端与所述第二全差分模块电连接。

7.根据权利要求3或4所述的检测电路，其特征在于，所述第二全差分模块包括第二全差分运算放大器、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第八电容和第九电容，所述第十二电阻的一端与所述放大模块电连接，所述第十二电阻的另一端与所述第二全差分运算放大器的正输入端电连接；

所述第十三电阻和所述第八电容并联于第二全差分运算放大器的正输入端与负输出端之间；所述第十四电阻的一端与所述第一全差分模块电连接，所述第十四电阻的另一端与所述第二全差分运算放大器的负输入端电连接；

所述第十五电阻和所述第九电容并联于所述第二全差分运算放大器的负输入端与正输出端之间；所述第十六电阻的一端与所述第二全差分运算放大器的负输入端电连接，所述第十六电阻的另一端与所述第一基准电压模块电连接。

8.根据权利要求7所述的检测电路，其特征在于，所述第一比较模块包括第一比较器、第十七电阻和第十八电阻，所述第十七电阻的一端与所述第二全差分运算放大器的负输出端电连接，所述第十七电阻的另一端与所述第一比较器的第一输入端电连接，所述第十八电阻的一端与所述第二全差分运算放大器的正输出端电连接，所述第十八电阻的另一端与所述第一比较器的第二输入端电连接；所述第一比较器的输出端与所述控制器电连接。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括参考电压提供电路，所述参考电压提供电路与所述控制器、所述第一接收电路均电连接；

所述参考电压提供电路用于在所述控制器的控制下向所述第一接收电路输出不同的参考电压。

10.根据权利要求9所述的检测电路，其特征在于，所述第一接收电路包括第二探测模块、电流电压转换模块和第二比较模块，所述第二探测模块与所述电流电压转换模块电连接，所述第二比较模块与所述电流电压转换模块、所述参考电压提供电路和所述控制器均电连接。

11.根据权利要求10所述的检测电路，其特征在于，

所述第二探测模块用于根据接收的所述激光信号产生电流信号；

所述电流电压转换模块用于将所述电流信号转换为所述第一电压信号；

所述第二比较模块用于将所述第一电压信号与所述参考电压进行比较，并根据所述比较结果向所述控制器输出所述比较结果信号。

12.根据权利要求10或11所述的检测电路，其特征在于，所述电流电压转换模块包括第二运算放大器、第十九电阻、第十电容和第二基准电压模块，所述第二运算放大器的负输入端与所述第二探测模块电连接，所述第二运算放大器的正输入端与所述第二基准电压模块电连接，所述第十九电阻和所述第十电容并联于所述第二运算放大器的负输入端与输出端之间；所述第二基准电压模块用于为所述第二运算放大器的正输入端提供第二基准电压。

13.根据权利要求10或11所述的检测电路，其特征在于，所述第二比较模块包括第二十电阻和第二比较器，所述第二十电阻电连接于所述电流电压转换模块与所述第二比较器的第一输入端之间，所述第二比较器的第二输入端与所述参考电压提供电路电连接，所述第二比较器的输出端与所述控制器电连接。

14.一种激光雷达，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的检测电路。