[实用新型]一种正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光光学技术领域，特别涉及一种正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置。

背景技术

双频激光干涉仪具有内在的高精度测量特征，激光干涉仪测量分辨率取决于激光器的波长，国际上通用的氦氖激光器波长为633nm，远比一般编码尺的栅距精细的多。通过电子细分，激光干涉仪很容易实现纳米级乃至亚纳米级分辨率，因此在高精度位移测量领域有着广泛的应用。

两相正交脉冲输出信号广泛应用在工业测量中，通过两个信号就可以判断信号的方向和相对位移。如编码尺输出信号包括A、B两个相位相差四分之一周期的信号，通过判断A、B信号的相对位置就可以确定编码尺的方向，通过计数A、B的脉冲个数就可以确定位移。在现有的位移测量反馈系统中，运动控制器普遍采用两相正交脉冲信号接口。

在一些纳米级精度位移测量系统中，激光干涉仪作为反馈系统，除了保证有高精度的测量能力，还需要有灵活的接口形式。目前的激光干涉仪测量系统，大多采用控制总线的方式将位移数据传输到运动控制器，这使得整个系统变得复杂，并且通用性差。因此本实用新型将激光测量信号转换为正交脉冲信号输出，以提高激光干涉仪在纳米级测量精度应用中的灵活性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置，以解决现有技术的激光干涉仪测量系统复杂、通用性差的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置，包括：依次连接的信号接收对比模块、信号产生模块和信号驱动模块；其中，

所述信号接收对比模块，用于接收参考信号和测量信号经过转换比较后给出脉冲信号及正交脉冲信号的数量和方向；

所述信号产生模块，用于接收所述信号接收对比模块给出的所有信息，然后产生正确数量和方向的所述正交脉冲信号；

所述信号驱动模块，发送所述正交脉冲信号至信号线上。

优选的，在所述的正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置中，所述信号接收对比模块包括：

信号接收模块，用于接收参考信号和测量信号，并将参考信号和测量信号转换成电信号，进而转换成脉冲信号；

与所述信号接收模块连接的信号细分模块，用于对参考信号和测量信号进行电子细分；

与所述信号细分模块连接的鉴相模块，用于比较参考信号和测量信号出现的次数和先后顺序，确定正交脉冲信号产生的个数和方向。

优选的，在所述的正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置中，所述信号产生模块包括：

与所述鉴相模块连接的正交信号产生模块，用于根据所述鉴相模块生成相应的所述正交脉冲信号输出；

与所述正交信号产生模块连接的毛刺滤波模块，用于滤出所述正交信号产生模块产生的毛刺，并将滤波后的所述正交脉冲信号发送至信号驱动模块；

所述信号驱动模块，用于将滤波后的正交脉冲信号发送至信号线上。

优选的，在所述的正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置中，还包括：分别与所述毛刺滤波模块和鉴相模块连接的测速模块，用于检测当前滤波后的正交脉冲信号的最大速度，并设定一分频参数给所述鉴相模块。

优选的，在所述的正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置中，所述信号细分模块采用锁相倍频法对参考信号和测量信号进行电子细分。

优选的，在所述的正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置中，所述鉴相模块包括：依次耦合的预处理模块、方向判别增减计数器和锁存器。

优选的，在所述的正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置中，所述方向判别增减计数器为一个16位的计数器。

优选的，在所述的正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置中，所述鉴相模块、正交信号产生模块、毛刺滤波模块和测速模块由FPGA芯片内部的逻辑电路实现。

优选的，在所述的正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置中，所述正交信号产生模块包括：减法器、信号发生器和跟随计数器；其中，

所述减法器与信号发生器连接；

所述减法器，用于根据鉴相模块输出的结果与所述跟随计数器进行比较，若不相等，则输出一定的正交脉冲信号。

优选的，在所述的正交脉冲输出的激光干涉仪信号处理装置中，所述毛刺滤波模块包括：第一触发器、与逻辑、JK触发器、或非逻辑和第二触发器。