恭喜中国科学院空天信息创新研究院路向宁获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国科学院空天信息创新研究院申请的专利一种双通道正交式干涉仪动镜控制系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115144354B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210647358.8,技术领域涉及:G01N21/35;该发明授权一种双通道正交式干涉仪动镜控制系统是由路向宁;黄旻;韩炜;钱路路;王占超设计研发完成,并于2022-06-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种双通道正交式干涉仪动镜控制系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种双通道正交式干涉仪动镜控制系统,双通道干涉仪用于在入光口和出光口处获取强度、相位一致的两路激光干涉信号;相移单元用于将双通道干涉仪获取的两路激光干涉信号处理为正交关系;干涉脉冲处理单元用于对相互正交的两路信号通过异或运算进行倍频处理;零位检测单元用于检测动镜的移动原点;音圈电机安装在所述双通道干涉仪中动镜支承框架摆臂K的外端,用于驱动动镜进行匀速摆动;DSP电机控制及驱动单元根据预先设置的动镜速度及位移来控制所述音圈电机,驱动动镜在一定区间内进行匀速摆动。上述系统内部构造简单,可根据需要连续调整干涉仪动镜的运动行程,在设定位移内进行匀速运动。
本发明授权一种双通道正交式干涉仪动镜控制系统在权利要求书中公布了:1.一种双通道正交式干涉仪动镜控制系统,其特征在于,所述系统包括双通道干涉仪、相移单元、干涉脉冲处理单元、零位检测单元、音圈电机、DSP电机控制及驱动单元,其中:所述双通道干涉仪用于在入光口和出光口处获取强度、相位一致的两路激光干涉信号;所述零位检测单元,用于检测所述双通道干涉仪中动镜的移动原点,作为移动位移的计数零点;具体是在所述动镜的零光程差位置使用槽型光电开关作为零位触发信号,便于双向调整所述动镜的运动位置;所述音圈电机安装在所述动镜支承框架摆臂的外端,用于驱动所述动镜进行匀速摆动;所述相移单元、干涉脉冲处理单元和DSP电机控制及驱动单元组成电子学信号处理部分,其中:所述相移单元,用于将所述双通道干涉仪获取的两路激光干涉信号处理为正交关系,获得相互正交的两路信号,提高位移检测精度;所述干涉脉冲处理单元,用于对经过所述相移单元处理后的相互正交的两路信号通过异或运算进行倍频处理,提高了位移测量的分辨率,同时也提高了红外干涉信号的采样率;所述DSP电机控制及驱动单元,用于接收所述零位检测单元发送的零位信号以及所述干涉脉冲处理单元处理后的正交脉冲信号,并以所述零位信号为参考点,对所述正交脉冲信号进行计数以判断动镜当前的位移和速度;再根据预先设置的动镜速度及位移来控制所述音圈电机,驱动所述动镜在一定区间内进行匀速摆动;所述双通道干涉仪包括分束器BS、第一平面反射镜M1、第二平面反射镜M2、双面反射镜M3、第一直角反射镜RM1、第二直角反射镜RM2、十字弹簧轴承S、第一激光探测器D1、第二激光探测器D2,其中:参考激光光源L经过分束器BS,被分为反射光L1和透射光L2;反射光L1依次经过第二平面反射镜M2、双面反射镜M3后入射到第二直角反射镜RM2,使光线在Z轴方向产生一定位置的偏移量;然后再利用第二直角反射镜RM2将光线返回到双面反射镜M3,再经过第二平面反射镜M2反射回到分束器BS;透射光L2依次经过第一平面反射镜M1、双面反射镜M3后入射到第一直角反射镜RM1,使光线在Z轴方向产生一定位置的偏移量;然后再利用第一直角反射镜RM1将光线返回到双面反射镜M3,再经过第一平面反射镜M1反射回到分束器BS;所述第一平面反射镜M1、第二平面反射镜M2为双通道干涉仪的动镜,以十字弹簧轴承S为中心摆动,使反射光L1和透射光L2之间产生光程差,具有光程差的反射光L1和透射光L2的两束相干光在分束器BS处汇合形成单色激光干涉光;由分束器BS将其分为两束单色激光干涉光,并分别入射到第一激光探测器D1和第二激光探测器D2,以获取强度、相位一致的两路激光干涉信号;所述电子学信号处理部分的具体工作过程为:激光光源经过双通道干涉仪,第一激光探测器D1和第二激光探测器D2接收到相位一致的单色激光干涉信号;第一激光探测器D1接收到的激光干涉信号经过跨阻放大、滤波预处理之后,再经过所述干涉脉冲处理单元进行迟滞比较,将原始干涉信号处理为方波信号S1;同时第二激光探测器D2接收到的激光干涉信号经过跨阻放大、滤波预处理之后,先经过所述相移单元进行相移处理,然后再经过所述干涉脉冲处理单元进行迟滞比较,将原始干涉信号处理为方波信号S2;其中,方波信号S1、S2之间的相位相差90°,为一组正交脉冲信号;互为正交关系的方波信号S1和S2再经过异或运算后获得两倍于原始信号频率的倍频方波信号S3;定时计数器对所述倍频方波信号S3的上升沿进行计数,设为N,则光程差的变化量可表示为其中,λ为激光光源的波长;当所述DSP电机控制及驱动单元的输入引脚检测到所述槽型光电开关的触发信号时使能,定时计数器开始计数,当再次检测到触发信号时,计数结束;所述定时计数器的数值被存入到一个二级深的FIFO堆栈中,在使用所述定时计数器之前需为其设定一个时钟,用于记录引脚上两次跳变之间的时间,并由此计算出动镜当前的位移量及运动速率;再根据预先设置的动镜速度及位移,经过扫描速率反馈控制算法计算得到运动控制量,将该运动控制量转变为模拟信号,再通过功率放大电路控制所述音圈电机,驱动动镜在一定区间内进行匀速摆动。
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