[其他]速度可调式斩光器

说明书

本发明速度可调式斩光器，属于光学和光声学技术领域，主要用于光束的机械式调制。本发明采用两个结构简单的非线性频率电压变换器，通过一个减法器将这两个非线性频率电压变换器组合起来。当两个非线性频率电压变换器的元件参数一致时，通过调节器的调节，可实现速度可调式斩光器输入与输出之间的线性联系。本发明结构简单，性能稳定，精度高，成本低，容易制作。

本发明属于光学和光声学中使用的机械式光束调制器。

国内外，速度可调式斩光器有多种形式。例如，有的方法是采用一个斩光盘，通过光敏元件将光路的通断信号作为速度反馈信号，把这一信号与一个频率给定的方波信号进行相位比较，即鉴相，再通过电路来进行相位锁定，这种方法的缺点是线路复杂，价格昂贵;有的方法采用步进电机作为调速元件，用一个频率很稳定的标准振荡器，经过脉冲分配器和功率放大器后，驱动步进电机转动。这种方法的特点是频率稳定性好，温度漂移小，但是限于步进电机的工作原理，其转轴在每一个步距角之间的转动方式是跳跃的，因而使斩光盘在调制光束的过程中产生了附加的相位噪声，从而使整个测量系统的灵敏度降低，这种方法依然不够理想。

在参考了前人工作的基础上，本发明提出了一种简单，可靠，稳定的方法，使速度可调式斩光器的斩光频率与控制信号的频率，或电压，或电流的大小成线性关系。

本发明的这种速度可调式斩光器的要点是在设计思想上应用了两个结构简单的非线性频率电压变换器（3），（4），利用一个减法器（5）将这两个非线性频率电压变换器（3），（4）组合起来。当两个变换器（3），（4）的元件参数一致时，两个变换器（3），（4）的输入频率便一一对应，从而实现斩光器输入与输出之间的线性联系。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）本发明利用两个简单的非线性频率电压变换器（3），（4），与一个减法器（5）的组合，即可实现速度可调式斩光器的输入与输出之间的线性联系。

（2）本发明的两个非线性频率电压变换器（3），（4）的输入频率与输出电压之间的非线性关系，是建立上述这种线性联系的过渡手段。

（3）本发明的控制方式可以采用频率信号，直流电压信号或直流电流信号。

以下结合附图叙述发明的详细内容：

图1为速度可调式斩光器基本单元（G）的结构原理图。

图2为非线性频率电压变换器（3），（4）的输入输出特性曲线。

图3为非线性频率电压变换器（3），（4）的电路原理图。

图4为两个非线性频率电压变换器（3），（4）与减法器（5）的组合电路原理图。

图5为比例微分积分调节器（6），功率驱动器（7）和调速电动机（8）的电路原理图。

图6为转速频率转换器（9），斩光盘（10）和斩光频率转换器（11）的电路结构原理图。

图7为采用频率信号作为速度可调式斩光器的输入控制信号的一个实施例。

图8为采用直流电压信号作为速度可调式斩光器的输入信号的一个实施例。

图9为采用直流电流信号作为速度可调式斩光器的输入信号的一个实施例。

本发明如图1所示，由控制信号（1），输入插座（2），非线性频率电压变换器（3），（4），减法器（5），比例微分积分调节器（6），功率驱动器（7），调速电动机（8），转速频率转换器（9），斩光盘（10），斩光频率转换器（11），输出插座（12）所组成。虚线框内的部分（G）是速度可调式斩光器的基本单元。