[發明專利]基于位置傳感器的遠距離位移測量系統

有效

• 申請號: 201410260569.1
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104061862B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 范毅;王華生;王巖;李發動;狄世超;宋小艷;賀長水;賀永喜
• 申請（專利權）人: 北京航天發射技術研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司11241
• 代理人: 路遠

技術領域

本發明涉及一種信號測量系統，特別是涉及一種用于遠距離位移信號的測量系統。

背景技術

瞄準準直操作是火箭發射過程中的一項關鍵動作，其用途是在火箭發射前通過光電自準直方式將箭上平臺棱鏡的法線方向調整到射向上，保證火箭的初始方位精度，使火箭在發射之前處于精確的起飛方向。

一般通過在瞄準儀本體上加裝光電發射接收部件，準直光源采用紅光二極管，接收器件采用光敏三極管。瞄準信號放大器對從接收到的光電信號進行放大處理，最后以表頭指針形式指示平臺棱鏡的偏轉方向和大小，并將準直信號同步傳輸給控制系統。

慣用的瞄準儀采用經緯儀望遠鏡結構，包括物鏡組和目鏡組，沿鏡頭焦距形成光路光軸，通常在目鏡組外側設置有劃分板，通過瞄準儀觀察遠方待測對象上的直角棱鏡，獲得光源反饋信號，通過與劃分版上十字絲刻度對比，以及對反饋信號光強度的判斷，獲得遠方待測對象是否保持正確位置的信息。

在實際遠距離使用中紅光二極管受環境的影響較大且亮度弱，不容易尋找目標和反射光線；光敏三極管只能接收光源從亮到暗的變化，為了實現位移測量不得不采用兩只三極管配合安裝調試的方式，從而給瞄準設備帶來了一定的系統誤差；此外瞄準信號采用電壓方式傳輸給控制系統，由于長電纜傳輸受負載變化影響較大。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于位置傳感器的遠距離位移測量系統，解決現有瞄準儀中光信號檢測電路對反饋光信號檢測精確度低，易受環境因素干擾的技術問題。

本發明的基于位置傳感器的遠距離位移測量系統，包括望遠系統，其中的物鏡組和目鏡組沿鏡頭焦距構成光軸，還包括第一立方棱鏡、第二立方棱鏡、激光發射器和PSD位移傳感器，第一立方棱鏡的入射面與第二立方棱鏡的入射面垂直；第一立方棱鏡的第一透射面和第二透射面，與第二立方棱鏡的入射面和固定平面共軸，第二立方棱鏡的入射面與第一立方棱鏡的第二透射面相對；第二立方棱鏡的第一透射面和第二透射面與光軸共軸，第二立方棱鏡的第一透射面朝向目鏡組，激光發射器的激光軸線與第一立方棱鏡的入射面共軸線，PSD位移傳感器受光面與第一立方棱鏡的第一透射面相對。

所述第一立方棱鏡的第一透射面和第二透射面外側各設置一個濾光鏡，在濾光鏡與第二立方棱鏡之間設置一個透鏡，各濾光鏡、透鏡與第一立方棱鏡和第二立方棱鏡共軸線。

所述PSD位移傳感器為兩信號輸出端，PSD位移傳感器的每一個信號輸出端分別順序連接一個信號采集電路，一個信號濾波電路和一個整流電路，兩個整流電路的電流輸出端分別連接差動放大電路的一個信號輸入端，差動放大電路的信號輸出端連接恒流源驅動電路的信號輸入端，恒流源驅動電路的信號輸出端連接長距離信號電纜的一端，其中：

信號采集電路，用于采集一個信號輸出端的μA弱信號，過濾高頻諧波成分，將弱信號放大為mA信號；

信號濾波電路，用于屏蔽中頻諧波成分，獲得低頻頻段的位移變化電壓信號；

整流電路，用于將位移變化電壓信號轉換為位移變化的直流電壓信號；

差動放大電路，用于對接入的兩路差模信號進行放大，修正信號誤差，形成精確的位移電壓信號；

恒流源驅動電路，用于將輸入的位移電壓信號轉為相應變化的電壓信號控制的克服傳輸阻抗的穩定輸出信號源。

所述恒流源驅動電路包括電阻R22、電阻R23、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電阻R27、電阻R28、第八運算放大器U08、第九運算放大器U09和第十運算放大器U10，輸入信號連接第八運算放大器U08的反相輸入端，第八運算放大器U08的同相輸入端連接模擬地，第九運算放大器U09的同相輸入端連接模擬地，第八運算放大器U08的反相輸入端和輸出端間連接電阻R22，第九運算放大器U09的反相輸入端和輸出端間連接電阻R24，第八運算放大器U08的輸出端串聯電阻R23后連接第九運算放大器U09的反相輸入端，第九運算放大器U09的輸出端串聯電阻R25后連接第十運算放大器U10的反相輸入端，第十運算放大器U10的反相輸入端和輸出端間連接電阻R26，第十運算放大器U10的同相輸入端和輸出端間連接電阻R27，第十運算放大器U10的輸出端串聯電阻R27后輸出控制信號，第十運算放大器U10的輸出端順序串聯電阻R27、電阻R28后連接模擬地。