[發明專利]低對比度下干涉系統自動調零和調幅的電路及其使用方法

有效

• 申請號: 201710993907.6
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107816938B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 翟中生;唐旭晨
• 申請（專利權）人: 揚州智銳光電科技有限公司
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02
• 代理公司: 32231 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 黃杭飛

本發明涉及光電信號處理技術領域，尤其是一種低對比度下干涉系統自動調零和調幅的電路，包括干涉信號光電轉換電路、直流偏置消除電路、電壓幅值自動調整電路和處理器，所述干涉信號光電轉換電路用于接收干涉條紋并輸出光電數字信號輸出，所述直流偏置消除電路接收光電數字信號后進行直流分量調零處理，所述電壓幅值自動調整電路分別與直流偏置消除電路和處理器連接，用于調整輸入處理器內的電壓值符合處理要求，所述處理器分別連接直流偏置消除電路和電壓幅值自動調整電路，本發明能夠自動消除背景的影響,盡量適應不同背景光條件。

技術領域

本發明涉及光電信號處理技術領域，具體領域為一種低對比度下干涉系統自動調零和調幅的電路及其使用方法。

背景技術

干涉測量是常用的精密測量方法之一，干涉條紋的質量和信號處理方法是影響測量精度的重要因數。接受干涉條紋的器件主要有CCD,PSD和光電二極管等，光電二極管由于成本低，響應速度快，是常用的干涉條紋光電探測器。采用光電二極管將干涉條紋轉為電信號，電流比較弱，需要進行三極管和運放進行放大。但如果產生干涉條紋的兩束光的強度不一致時，會導致的對比度變化。

在干涉測量中對比度是一項重要指標，對比度過低，影響條紋的記錄和判讀，對后續的信號處理增加了難度。對比度低一般是由于產生干涉的兩束光的強度不一致造成，且強度差越大，干涉條紋對比度越低。為了提高干涉信號的對比度，常采用分束器和衰減器通過手動的方式使兩束光的強度大致相等，還可以利用偏振片消除雜散光的方法，還有研究者利用數字濾波的方式對數字化后的信號進行處理，減小噪聲的影響，但因原始信號的對比度低，數字濾波的效果有限。

低對比度干涉信號的直流分量屬于干涉背景信號，在信號放大之前必須消除，否則導致后期放大信號的飽合，影響測量，為此如何消除直流分量是進行干涉信號進一步處理的關鍵。目前干涉條紋的放大電路采用固定的放大倍數，如果干涉測量過程中，針對不同被測表面，信號起伏變化比較大時，則容易出現放大電路飽和或者信號過小的現象，導致測量結果不正確。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低對比度下干涉系統自動調零和調幅的電路，以解決現有技術中對比度過低，影響條紋的記錄和判讀，對后續的信號處理增加了難度的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種低對比度下干涉系統自動調零和調幅的電路，包括干涉信號光電轉換電路、直流偏置消除電路、電壓幅值自動調整電路和處理器，所述干涉信號光電轉換電路用于接收干涉條紋并輸出光電數字信號輸出，所述直流偏置消除電路接收光電數字信號后進行直流分量調零處理，所述電壓幅值自動調整電路分別與直流偏置消除電路和處理器連接，用于調整輸入處理器內的電壓值符合處理要求，所述處理器分別連接直流偏置消除電路和電壓幅值自動調整電路。

優選的，所述干涉信號光電轉換電路包括第一光電二極管、第二光電二極管、第一三極管和第二三極管，所述第一光電二極管的輸入端連接外部電源、輸出端連接第一三極管的基極、第一三極管的發射極接地，所述第二光電二極管的輸入端連接外部電源、輸出端連接第二三極管的基極、第二三極管的發射極接地。

優選的，所述直流偏置消除電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第三三極管、第四三極管、第一運算放大器和第二運算放大器，所述第一電阻的一端連接外部電源，另一端連接第三三極管的基極，第三三極管的集電極連接外部電源，發射連接第一三極管的集電極，所述第一運算放大器的負極輸入端連接第三三極管的發射極，所述第二電阻的一端連接在第一運算放大器的負極輸入端與第一運算放大器的輸出端之間，

所述第三電阻的一端連接外部電源，另一端連接第四三極管的基極，第四三極管的集電極連接外部電源，發射連接第二三極管的集電極，所述第二運算放大器的負極輸入端連接第四三極管的發射極，所述第四電阻的一端連接在第二運算放大器的負極輸入端與第二運算放大器的輸出端之間。