[發明專利]一種激光干涉法信號提取系統

有效

• 申請號: 201711281806.2
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108151871B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王寧;薛飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G05B19/042
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種激光干涉法信號提取系統，其特征在于：包括有激光器、激光器電源、PID控制單元、光電探測器、信號放大采集單元、噪聲隔離單元和電腦，所述的激光器電源輸出電流到激光器，激光器發出的激光干涉信號形成后，經過光纖耦合器將激光功率衰減100倍，然后通過微透鏡聚焦于機械振子振動位移最大位置，光纖端面與機械振子表面形成光腔，機械振子與光纖端面反射回的光將發生干涉，光腔長度也就是機械振子位移的變化將引起反射光強的變化，通過光電探測器將機械振子位移的信號轉變為電壓信號，電壓信號將分為兩路，第一路經過信號放大采集單元后被放大并進行數據采集，再送入電腦內做傅里葉變換，將時域信號轉換為頻譜，以反映機械振子的振動狀態，第二路信號作為PID控制單元的輸入，控制激光干涉工作點，所述的噪聲隔離單元位于PID控制單元的輸入端前面，避免PID控制單元的噪聲進入到信號放大采集部分中；

所述的激光器電 源為電流源，電流范圍為0-100mA,所述的激光器采用波長為1550nm的單模激光器，所述的 光纖耦合器采用99：1的衰減比；

所述的PID控制 單元包括有有源低通濾波器、FPGA芯片和溫控單元，光電探測器的第二路信號經過有源低 通濾波器之后作為PID控制單元的輸入，控制激光干涉工作點，進入光電探測器的干涉信號 強度隨腔長或激光波長是正弦關系，將PID控制程序寫入FPGA芯片中，經過有源低通濾波器 之后的信號被FPGA芯片的一個模擬輸入通道采集，然后經FPGA芯片處理后，輸出值經由 FPGA的模擬輸出端口去控制溫控單元的調制端口，溫控單元再去控制激光器的溫度；

所述的噪聲隔離 單元包括有依次連接的電壓跟隨器和無源低通濾波器，所述的電壓跟隨器是由數個晶體管 組成的集成電路，輸入和輸出間的連接是由多個PN結和寄生電容電感組成，輸出端的噪聲 和干擾信號耦合到輸入端并影響測量信號，降低信噪比；在電壓跟隨器的輸出端加入無源低通濾波器，隔離能夠返回到信號傳輸部分的噪聲 與干擾；

所述的信號放大 采集單元包括依次連接的電壓放大器和數據采集卡。