[發(fā)明專利]一種具有反饋光強度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的激光自混合干涉系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410546925.6
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104460409A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱煒;辛倩倩;田麗
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種反饋光強度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的激光自混合干涉系統(tǒng)，其特征在于，

系統(tǒng)包括：激光器(1)，向外發(fā)射激光；驅(qū)動電源(2)，驅(qū)動激光器；光電探測器(3)，接收來自激光器的激光，并輸出與激光強度成正比的電信號；互阻抗放大器(4)，用于放大光電探測器的輸出信號；濾波器(5)，對所述互阻放大器(4)放大后的信號進行濾波；數(shù)據(jù)采集卡(6)，采集所述濾波器(5)濾波處理后的信號，并輸出給上位機(7)；上位機(7)，接收數(shù)據(jù)采集卡(6)采集的數(shù)據(jù)進行處理，并將處理結(jié)果輸出給微控制器(8)；微控制器(8)，接收來自所述上位機(7)的輸出結(jié)果，并輸出脈沖信號；隔離放大電路(9)，放大所述微控制器(8)輸出的脈沖信號，并將放大后的脈沖信號輸出到步進電機(10)；步進電機(10)，受脈沖信號控制，通過傳動機構(gòu)(11)帶動可調(diào)衰減片(13)進行轉(zhuǎn)動；可調(diào)衰減片(13)，固定在一個可以旋轉(zhuǎn)的支架上，設(shè)置在激光器(1)出射光的軸線上；待測目標(biāo)(12)，接受激光器(1)發(fā)出的激光并將其反射回激光器腔內(nèi)。

2.如權(quán)利要求1所述的激光自混合干涉系統(tǒng)，其特征在于：所述上位機(7)通過對光電探測器(3)輸出信號的處理和數(shù)值運算，得到表示反饋光強度的反饋強度系數(shù)。

3.如權(quán)利要求2所述的激光自混合干涉系統(tǒng)，其特征在于：上位機(7)讀取光電探測器(3)輸出的光強度信號后，通過數(shù)值運算還原激光器輸出激光的強度變化，并從中提取影響激光強度波動幅度的調(diào)制系數(shù)，輸入到微控制器(8)。

4.如權(quán)利要求3所述的激光自混合干涉系統(tǒng)，其特征在于：通過所述上位機(7)進行運算確定調(diào)制系數(shù)和反饋強度系數(shù)的比例系數(shù)，通過所述比例系數(shù)在微控制器(8)中進行運算得到反饋強度系數(shù)的值。

5.如權(quán)利要求4所述的激光自混合干涉系統(tǒng)，其特征在于：所述比例系數(shù)通過預(yù)實驗標(biāo)定得到，所述預(yù)實驗標(biāo)定包括：將經(jīng)過濾波器(5)濾波處理后的信號通過示波器進行顯示，調(diào)節(jié)所述可調(diào)衰減片(13)，反饋強度系數(shù)C<1時，隨著C的增大，波形的傾斜程度變大，直至C>1時，波形出現(xiàn)不連續(xù)情況，發(fā)生跳變，C＝1是波形連續(xù)與不連續(xù)的分界點，調(diào)節(jié)所述可調(diào)衰減片(13)至反饋強度系數(shù)C＝1，此時保持所述可調(diào)衰減片(13)不變，移動待測目標(biāo)(12)，在所述上位機(7)中根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)還原信號的變化波形，并提取出向右傾斜的波形的峰值P1，及向左傾斜的波形的谷值P2；

其中自混合干涉激光器輸出功率方程P＝P₀[1+mcos(φ)]，其中：P₀是激光器的初始功率，m是調(diào)制系數(shù)，φ是激光在外腔中往返一次的相位延遲。右傾波形的峰值P1可表示為：P1＝P₀+ΔP_max，左傾波形的谷值P2可表示為：P2＝P₀-ΔP_max，其中ΔP_max＝mP₀，是激光功率波動的幅值。

計算激光器的初始功率P₀:

P0=P1+P22]]>

(1)

調(diào)制系數(shù)m由下式得到：

m=ΔPmaxP0=P1-P0P0]]>

(2)

由此計算出的調(diào)制系數(shù)m是對應(yīng)于C＝1時的值，記為m₀；調(diào)制系數(shù)與反饋強度系數(shù)具有比例關(guān)系，m₀即為比例系數(shù)；實際反饋強度系數(shù)C可以由(3)式得到：

C=mm0]]>

(3)

其中m為由所述上位機(7)提取的實際調(diào)制系數(shù)。