[发明专利]一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法

摘要

一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，包括如下步骤：第一步，对激光干涉仪的参考与测量两路光电信号预处理后输入到可逆计数器进行信号采集，并对预处理的信号8分频后输入到主鉴相器中进行数据采集，对参考路型号移相后与Fm_8输入到辅助鉴相器进行数据采集；第二步，可逆计数器清零，使主鉴相器的初始相位角在0.5±0.125的区间，辅鉴相器的相位角在鉴相器工作在0.625±0.125区间；第三步，当定时信号到达时，CPU进入中断采样程序，将数据锁存。第四步，对上步采集到的数据进行误差判断；第五步，数据进行误差剔除与合成，双频激光干涉仪在实际测量过程中，具有测量速度快、分辨率高、倍频锁相的频率跟踪的带宽的特点。

主权项

1、一种双频激光干涉仪基于主辅鉴相器的细分方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，对激光干涉仪的参考与测量两路光电信号进行预处理，整形后，变成两路方波信号即Fr与Fm，这两路方波信号Fr与Fm直接输入到可逆计数器进行整周期信号的采集；同时对两路方波信号Fr与Fm分别进行8分频即Fr_8与Fm_8，输入8分频Fr_8与Fm_8到主鉴相器中进行分数周期的采集，对参考路型号再进行π/2移相后即Fr8s与Fm_8输入到辅助鉴相器也进行分数周期的采集，这样构成一个主辅鉴相器与可逆计数器构成的数据采集系统；以上的功能是通过系统的硬件实现的：计数器采用32bit可逆计数器，测量范围-21474705407-21474705408脉冲数，对应长度测量范围大600多米。激光光电信号的电相位0-2π，每个2π对应激光半波长，对于鉴相器的输出为0-1，对应于氦氖激光器相当于0-0.3164微米；第二步，当系统开始工作时的初始化过程，可逆计数器清零，通过移相器的设置，使主鉴相器的初始相位角在以0.5±0.125(电相位以π为中心，正负误差1/8π)的区间，而辅鉴相器的相位角在鉴相器工作在以0.625±0.125区间；调整完成后，读入主鉴相器与辅鉴相器的初始相位角Phm0与Phs0；第三步，启动定时器，开放中断，进入系统的采样过程：当定时时钟信号到达CPU，CPU进入中断采样程序，对计数器与主辅两个鉴相器进行数据锁存。得到可逆计数器的数值K，主鉴相器的数值Pm，辅助鉴相器的数值Pa.分别减去初始相位数值Phm0与Phs0，得到测量相位数值DPm与DPa；第四步，对上步采集到的数据进行误差判断，将两路信号8分频，移相后输入到主辅两个鉴相器，将主鉴相器与辅鉴相器的测量范围扩大8倍，这样鉴相器的数据二进制的最高三位与计数器数据二进制的最低三位在数值上是相同的：δ＝k2k1k0-p2p1p0其中K0k1k2分别为计数器最低三位数据；p0p1p2分别为鉴相器的最高三位数据。若计数器出现读数误差时，在其数据的最低上，二鉴相器则在最高位上；在当|δ|＝0时，计数器与鉴相器数据相等，两者都没有误差，当|δ|<1时，计数器出现读数误差二鉴相器工作正常，这时修正计数器的数值，当|δ|>1时，主鉴相器工作在死区，计数器工作正常，这时切换到辅鉴相器的数据；第五步，数据进行误差剔除与合成。计数器数据通过δ修正，而鉴相器的数据通过φ*8，也就是二进制数据左移三位，扬弃高三位，得到分数相位的准确值φs，这样光程差最终准确值位Φ＝2(k-δ)π+φs双频激光干涉仪在实际测量过程中，初始化完成以后，按设定的时间间隔，不停的重复第三，第四，第五步，直到退出测量程序。