[發明專利]基于相敏檢波的測量系統、光電設備、測量方法和裝置

在審

• 申請號: 201610068769.6
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105738709A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 賈茜
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: G01R29/02
• 分類號: G01R29/02;G01R29/027;G01R23/12
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

技術領域

本發明屬于測量技術領域，特別涉及一種基于相敏檢波的測量系統、光電設備、測量方法和裝置。

背景技術

眾所周知，一臺銣原子頻標包括光譜燈、集成濾光共振泡、諧振腔等物理系統成型后，下一步會通過參數優化等實驗來驗證原子頻標整機的性能，而其中較重要的關注點會放在整機的線寬上，且線寬越窄越好。此外由于物理系統相當于一個鑒頻器的作用，理想狀態下是希望它擁有較好的鑒頻性能，即鑒頻斜率。

而傳統的做法是通過掃頻儀掃描物理系統的吸收曲線，通過相應的記錄儀來記錄掃描數據，從而獲得系統的線寬。考慮到在實際的原子頻標伺服電路中，包括壓控晶體振蕩器，再加上現有數字化芯片技術的不斷發展。故如何提出一種利用原子頻標體系內現有數字化伺服回路及晶體振蕩器，完成物理系統的線寬及鑒頻斜率的測量，是本發明所需解決的問題。

發明內容

本發明提供一種基于相敏檢波的測量系統、光電設備、測量方法和裝置，解決了或部分解決了現有技術中的上述技術問題。

依據本發明的一個方面，提供了一種基于相敏檢波的測量系統，包括：物理系統；光電檢測器件，所述光電檢測器件貼附在所述物理系統中共振腔的尾部，用于檢測物理系統鑒頻作用后的調制信號；前置放大器，所述前置放大器與所述光電檢測器件連接；相敏檢波器，所述相敏檢波器與所述前置放大器連接，接收經所述前置放大器處理后的所述調制信號；微處理器，所述微處理器與所述相敏檢波器連接，產生與所述調制信號相位相同的同步信號傳輸至所述相敏檢波器用作參考，并記錄經相敏檢波后的數據；轉換器，所述轉換器與所述微處理器連接，使得所述微處理器通過所述轉換器控制壓控晶體振蕩器的頻率信號輸出；射頻倍頻電路，所述射頻倍頻電路與所述壓控晶體振蕩器連接，以產生探詢信號作用于所述物理系統。

可選的：所述光電檢測器是硅光電池。

依據本發明的又一方面，提供了一種光電設備，所述光電設備包括：光電檢測器，所述光電檢測器貼附在物理系統中共振腔的尾部，用于檢測由輻射源光譜燈發出的光經共振吸收泡后的透射光的大小。

可選的：所述光電檢測器是硅光電池。

依據本發明的再一方面，提供了一種測量方法，包括：對微波信號加添一特定調頻后作用于物理系統；將量子鑒頻信號送入相敏檢波器中；所述量子鑒頻信號在所述相敏檢波器中經過同步相位的檢測，獲得鑒頻曲線；依據所述鑒頻曲線計算線寬及鑒頻頻率。

可選的，所述量子鑒頻信號通過光電池進行獲取。

可選的，所述鑒頻曲線與所述物理系統的吸收曲線是一個派生的關系。

可選的，所述依據所述鑒頻曲線計算線寬及鑒頻頻率具體包括：將微處理器采集相敏檢波得到的電壓輸出值存入一特定文件中；對所述電壓輸出值進行處理獲得所述鑒頻曲線中豎軸坐標的最大值V_H及最小值V_L，并記錄此時刻橫軸頻率坐標H_f及L_f；在V_L-V_H范圍內，選擇Q點作為原點；其中，所述Q點是最接近于零的點；依據所述Q點向所述橫軸的左、右邊各取相同對稱的若干個點；對所述若干個點進行曲線擬合，獲得相應的斜率值計為所述鑒頻斜率。

最后，本發明還提供了一種測量裝置，包括：作用模塊，用于對微波信號加添一特定調頻后作用于物理系統；鑒頻信號傳送模塊，用于將量子鑒頻信號送入相敏檢波器中；鑒頻曲線生成模塊，用于所述量子鑒頻信號在所述相敏檢波器中經過同步相位的檢測，獲得鑒頻曲線；計算模塊，用于依據所述鑒頻曲線計算線寬及鑒頻頻率。

可選的，所述計算模塊包括：存入單元，用于將微處理器采集相敏檢波得到的電壓輸出值存入一特定文件中；坐標獲取單元，用于對所述電壓輸出值進行處理獲得所述鑒頻曲線中豎軸坐標的最大值V_H及最小值V_L，并記錄此時刻橫軸頻率坐標H_f及L_f；原點確定單元，用于在V_L-V_H范圍內，選擇Q點作為原點；其中，所述Q點是最接近于零的點；取樣單元，用于依據所述Q點向所述橫軸的左、右邊各取相同對稱的若干個點；鑒頻斜率獲取單元，用于對所述若干個點進行曲線擬合，獲得相應的斜率值計為所述鑒頻斜率。

有益效果：