[發明專利]絕對式光柵尺絕對信號一致性校正方法

有效

• 申請號: 201410617422.3
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104296661A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 劉陽;許家林;喬棟;楊帆;吳宏圣;曾琪峰;孫強;尤佳
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 劉慧宇

1.絕對式光柵尺絕對信號一致性校正方法，該方法采用公式為：

v＝P·(1+A)·I+Q·(1+A)·(C-D)+D

其中，v為絕對式光柵尺光電二極管陣列(4)經過一致性校正結構(8)后輸出的電壓值，I為光源(1)的偏置電流，P和Q為絕對式光柵尺光電二極管陣列(4)的常量系數向量，與系統結構有關，D為常量電壓值，A為絕對式光柵尺光電二極管陣列(4)偏置校正電路(7)的校正向量，C為絕對式光柵尺光電二極管陣列(4)偏置校正電路(6)的校正向量，

將上式簡化為

v＝K·I+B

其中，K＝P·(1+A)，B＝Q·(1+A)·（C-D）+D；

其特征是，該方法包括以下步驟：

步驟1，上位機(10)通過存儲器(9)給絕對式光柵尺的光電二極管陣列(4)的一致性校正結構(8)的增益校正電路(7)和偏置校正電路(6)分別輸入兩組初始校正數據向量a₁[1:n]和b₁[1:n]，然后調節光源(1)的偏置電流由弱到強分別為I₁、I₂、I₃、…、I_m，其中，m為調節的檔數，并同時記錄下n個光電二極管在m檔光源(1)偏置電流下經過一致性校正結構(8)后輸出的電壓值v1₁[1:m]、v1₂[1:m]、v1₃[1:m]、…、v1_n[1:m]；

步驟2，根據步驟1中得到的數據，將n個光電二極管在m檔光源(1)偏置電流下經過一致性校正結構(8)后輸出的電壓響應曲線進行直線性擬合，然后，計算n條光電二極管在m檔光源(1)偏置電流下經過一致性校正結構(8)后輸出電壓響應直線的斜率向量K[1:n]和截距向量B[1:n]，繼而可以得到n個光電二極管的常量系數向量P[1:n]和Q[1:n]；

步驟3，在步驟2中得到的n條響應直線中選取一條作為目標直線，并將剩余其他n-1條響應直線向該目標響應直線擬合，從而得到此時絕對式光柵尺光電二極管陣列(4)增益校正電路(7)校正數據向量a₂[1:n]和偏置校正電路(6)校正數據向量b₂[1:n]；

步驟4，上位機(10)將步驟3中得到的增益校正電路(7)校正數據向量a₂[1:n]和偏置校正電路(6)校正數據向量b₂[1:n]通過存儲器(9)輸入到絕對式光柵尺的光電二極管陣列(4)的一致性校正結構(8)中，然后調節光源(1)的偏置電流到中間值I_m/2，并同時記錄下n個光電二極管在該光源(1)偏置電流下經過一致性校正結構(8)后輸出的電壓值v2₁[m/2]、v2₂[m/2]、v2₃[m/2]、…、v2_n[m/2]；

步驟5，將光源[1]偏置電流為中間值I_m/2下步驟4中得到的n個電壓值v2₁[m/2]、v2₂[m/2]、v2₃[m/2]、…、v2_n[m/2]進行取平均值，然后將全部光電二極管經過一致性校正結構[8]后輸出電壓響應直線向該平均值進行平移，此時只調節n個光電二極管的偏置校正電路(6)校正數據向量，得到一組新的校正數據向量b₃[1:n]；

步驟6，重復步驟4和步驟5，一直到絕對式光柵尺的光電二極管陣列(4)在m檔光源(1)偏置電流下經過一致性校正結構(8)后輸出電壓的響應直線的離散度滿足要求為止，繼而得到此時絕對式光柵尺光電二極管陣列(4)的一致性校正結構(8)的增益校正電路(7)校正數據向量a₂[1:n]和偏置校正電路(6)校正數據向量b₄[1:n]；

步驟7，對步驟6得到的絕對式光柵尺光電二極管陣列(4)在m檔光源(1)偏置電流下經過一致性校正結構(8)后輸出電壓的響應直線進行線性范圍擴展，即將絕對式光柵尺光電二極管陣列(4)一致性校正結構(8)的增益校正電路(7)校正數據向量a₂[1:n]中的每個值小幅度提高，并將絕對式光柵尺光電二極管陣列(4)的一致性校正電路的偏置校正電路(6)結構校正數據向量b₄[1:n]中的每個值小幅度降低，從而得到新的增益校正電路(7)校正數據向量a₃[1:n]和偏置校正電路(6)校正數據向量b₅[1:n]；

步驟8，上位機(10)通過存儲器(9)將增益校正電路(7)校正數據向量a₃[1:n]和偏置校正電路(6)校正數據向量b₅[1:n]傳輸給增益校正電路(7)和偏置校正電路(6)，檢測絕對式光柵尺的光電二極管陣列(4)在m檔光源(1)偏置電流下經過一致性校正結構(8)后輸出電壓的響應直線的線性范圍是否滿足要求，如不滿足，需要重復步驟7，直到滿足要求為止，繼而得到絕對式光柵尺的光電二極管陣列(4)一致性校正結構(8)的增益校正電路(7)校正數據向量a₄[1:n]和偏置校正電路(6)校正數據向量b₆[1:n]；

步驟9，檢測此時絕對式光柵尺的光電二極管陣列(4)在m檔光源(1)偏置電流下經過一致性校正結構(8)后輸出電壓的響應直線的離散度是否滿足要求，如不滿足，則上位機(10)通過存儲器(9)給絕對式光柵尺的光電二極管陣列(4)一致性校正結構(8)的增益校正電路(7)校正數據向量和偏置校正電路(6)校正數據向量分別輸入兩組新的初始校正數據a₄[1:n]和b₆[1:n]，重復執行步驟1到步驟9，直到絕對式光柵尺的光電二極管陣列(4)在m檔光源(1)偏置電流下經過一致性校正結構(8)后輸出電壓的響應直線的離散度和線性范圍滿足要求為止。