[发明专利]光学MEMS加速度计中三光路信号补偿系统及其方法

权利要求书

1.一种光学MEMS加速度计中三光路信号补偿系统，其特征在于，包含由各光学元件组成的三光路补偿光路和补偿信号处理系统；三光路补偿光路与补偿信号处理系统相连，且补偿信号处理系统中的输入信号为从三光路补偿光路中输出的光强信号；

所述的三光路补偿光路包含信号光路、参考光路和环境光检测光路三个光路，信号光路包含顺次放置的垂直腔表面发射激光器（1）、激光准直模块、光隔离器（11）、微型分光棱镜（12），由衍射光栅（2）和反射金属膜（3）构成的光学位移传感系统，以及放置于光学位移传感系统一级干涉衍射光束出射方向上的信号光路光电探测器（17）；参考光路同样包含顺次放置的所述垂直腔表面发射激光器（1）、所述激光准直模块、所述光隔离器（11）、所述微型分光棱镜（12），以及放置于分光棱镜反射光轴上的微型平面反射镜（13），一个可调衰减器（14），以及一个与所述信号光路光电探测器（17）临近放置的参考光路光电探测器（15）；环境光检测光路包含一个与上述两个探测器相邻放置的环境光路光电探测器（16）；

所述补偿信号处理系统包含由DSP实现的AD转换模块（22），两个减法器（23）、一个除法器（24）、一个乘法器（26），以及一个数据存储求和平均模块（25），

AD转换模块（22）接收信号光路光电探测器（17）的输入信号A、参考光路光电探测器（15）的参考信号B、环境光路光电探测器（16）的环境光信号C，并与两个减法器（23）相连，两个减法器( 23) 分别输出A和B与环境光信号C的差分量A-C和B-C；这两个减法器（23）的输出信号又作为除法器（24）的输入，且其中一个减法器的输出信号B-C还是数据存储求和平均模块（25）的输入信号，除法器（24）和数据存储求和平均模块（25）又同时与一个乘法器（26）相连，所述补偿信号处理系统与原光学MEMS加速度计的补偿信号处理系统集成在一起，在完成信号补偿后可进行后续信号处理。

2.如权利要求1所述的信号补偿系统，其特征在于，三光路补偿光路中三个光电探测器的受光面与从光栅出射的一级衍射光垂直，且三者放置间距小于5mm。

3.如权利要求1所述的信号补偿系统，其特征在于，所述光学MEMS加速度计中光栅的一级衍射角为θ，三光路补偿光路中参考光路上放置的平面反射镜与分光棱镜出射光的夹角为45°-θ，放置距离调整至参考光路反射光与信号光间距小于5mm且不会遮挡信号光。

4.一种如权利要求1所述补偿系统的三光路信号补偿修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、垂直腔表面发射激光器（1）发出一束激光，激光频率为670nm，经过准直和衰减后的激光束通过光隔离器(11)入射到微型分光棱镜(12)上；

步骤二、激光束经过微型分光棱镜(12)后分为测量光束和参考光束，测量光束进入信号光路，参考光束进入参考光路；

步骤三、测量光束经过由衍射光栅(2)和反射金属膜 (3)构成的光学位移传感系统入射到信号光路光电探测器(17)上，经过光电转换后形成输出信号A；

步骤四、参考光束经微型平面反射镜(13)反射后，通过可调衰减器(14)调整将其光强调整为合适值，入射到参考光路光电探测器(15)上，经过光电转换后形成参考信号B；

步骤五、在测量过程中利用环境光路光电探测器(16)实时探测环境光和杂散光强，经光电转换后形成环境光信号C；

步骤六、将输入信号A、参考信号B和环境光信号C输入到基于DSP的补偿信号处理系统中

步骤七、利用补偿信号处理系统对上述三个信号进行AD转换；

步骤八、分别将AD转换后的输入信号A、参考信号B与环境光信号C通过减法器(23)进行差分运算；

步骤九、利用除法器(24)对两路差分信号进行除法运算并且利用数据存储求和平均模块 (25)对参考信号B与环境光信号C的差分信号进行时间积分和平均运算；

步骤十、利用乘法器(26)将从除法器(24)和数据存储求和平均模块 (25)中输出的两路信号进行相乘，得到最终的补偿修正信号(27)。

5.如权利要求4所述的补偿修正方法，其特征在于，测量过程中需要联调可调衰减器(14)使得入射到信号光路光电探测器（17）的入射光强与参考光路光电探测器(15)检测到的参考光强相同。