[其他]一種高精度實(shí)時(shí)減法器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85205335
• 申請(qǐng)日: 1985-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85205335U
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁籍平;李懷珠;游江南
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科學(xué)儀器廠
• 主分類(lèi)號(hào): G06F7/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F7/50
• 代理公司: 北京儀器儀表專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 朱成蓉

本實(shí)用新型是位于雙頻激光干涉儀中的一種高精度實(shí)時(shí)減法器，用于直流－－交流計(jì)數(shù)系統(tǒng)中作信號(hào)處理。

目前已有技術(shù)中常采用下述兩種方法：一種是利用放大后的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖，以?xún)蓚€(gè)計(jì)數(shù)器分別對(duì)測(cè)量信號(hào)和參考信號(hào)計(jì)數(shù)，再以3－5毫秒的間隔將數(shù)據(jù)采樣，送給計(jì)算機(jī)做減法運(yùn)算。其典型代表為美國(guó)HP公司的5526A型雙頻激光干涉儀。另一種是將兩個(gè)正弦信號(hào)變換為脈沖后，對(duì)它們作同步處理和寬度處理，用組合邏輯電路對(duì)消掉兩者同時(shí)出現(xiàn)的脈沖，把余下的脈沖送去計(jì)數(shù)求得差值，如我國(guó)清華大學(xué)、計(jì)量科學(xué)院研制的雙頻激光干涉信儀所采用的方法。這兩種方法的缺點(diǎn)，第一種是實(shí)時(shí)性不好，不能做動(dòng)態(tài)測(cè)量，第二種方法的缺點(diǎn)是，可靠性差，在有干擾的環(huán)境中，如生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。且動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)仍有不均勻誤差。這兩種方法同時(shí)還存在著線路復(fù)雜，制作困難，成本高，不利於設(shè)備技術(shù)更新的缺點(diǎn)。

本實(shí)用新型為了克服以上缺點(diǎn)作了改進(jìn)，保留了交流放大的優(yōu)點(diǎn)，采用模擬乘法器對(duì)測(cè)量信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行大信號(hào)混頻，用低通濾波器，邏輯相關(guān)濾波器進(jìn)行抗干擾處理，抑制混頻產(chǎn)生的諧波干擾，求得差頻。

圖1，高精度實(shí)時(shí)減法器空間位置示意圖。

圖2，高精度實(shí)時(shí)減法器總體結(jié)構(gòu)原理方框圖。

圖3，移相器電路實(shí)例圖。

圖4，模擬乘法器實(shí)例圖。

圖5，邏輯相關(guān)濾波器及相應(yīng)的波形圖實(shí)例。

圖6，誤碼報(bào)警器實(shí)例。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

圖1.為高精度實(shí)時(shí)減法器空間位置示意圖，（1）是被測(cè)物體，（2）是高精度實(shí)時(shí)減法器，（3）是雙頻激光干涉儀，（4）是雙頻激光測(cè)量頭。

本實(shí)用新型的工作原理及要點(diǎn)參見(jiàn)附圖2，高精度實(shí)時(shí)減法器由模擬乘法器、移相器、低通濾波器、施密特觸發(fā)器、邏輯相關(guān)濾波器、方向判別器、誤碼報(bào)警器組成總體結(jié)構(gòu)。從圖2總體結(jié)構(gòu)原理方框圖中可以見(jiàn)到：參考信號(hào)通過(guò)移相器（2）分成頻率為fR，位相差為90°，也可以是0°－180°中某一角度的兩個(gè)正弦信號(hào)。它們分別與頻率為fM的正弦測(cè)量信號(hào)在模擬乘法器（1），（3）上混頻，混頻后得到的差頻為Δf，它等于測(cè)量信號(hào)fM減去參考信號(hào)fR即：Δf＝fM－fR，位相仍差90°或相應(yīng)的0°－180°中某一角度的正弦信號(hào)。而移相器（2）可以是已有技術(shù)RC移相器，電感移相器，電容旋轉(zhuǎn)移相器或偏振片移相器。參考信號(hào)的移相范圍可在0°－180°之間，兩個(gè)信號(hào)之間的位相差以90°為最佳，允許信噪比接近1：1。當(dāng)位相差偏離90°時(shí)，允許信噪比相應(yīng)提高。混頻后得到的差頻Δf包含著信號(hào)里原有的干擾、噪聲及混頻時(shí)產(chǎn)生的諧波干擾及噪聲成份。再通過(guò)兩個(gè)低通濾波器（4），（5）來(lái)抑制高頻干擾及噪聲，經(jīng)過(guò)兩個(gè)施密特觸發(fā)器（6），（7）把含有剩余干擾、噪聲的信號(hào)變換為含有干擾脈沖的矩形波a、a，b、b經(jīng)過(guò)邏輯相關(guān)濾波器（8），最后消除掉信號(hào)中的干擾脈沖，在邏輯相關(guān)濾波器的輸出端上得到四個(gè)位相依次差90°，也可以是0°－180°中某一角度的矩形波A，B，A，B，（9）為常見(jiàn)的方向判別器，（10）為誤碼報(bào)警器。

圖3，為移相電路實(shí)施例：

fR為輸入信號(hào)，fR₁，fR₂為輸出信號(hào)，當(dāng) 1/(2πRc) ＝fR時(shí)，fR₁與fR₂為幅度相等，位相差90°的兩個(gè)正弦信號(hào)。

圖4，模擬乘法器，fM，fR為輸入信號(hào)，Δf₁，Δf₂為輸出信號(hào)，L，C，2C，Rf組成低通濾波器。模擬乘法器可以是已有技術(shù)中的相敏檢波器，環(huán)形調(diào)制器，平衡調(diào)制器等類(lèi)似電路。

圖5，邏輯相關(guān)濾波器及相應(yīng)的波形圖實(shí)施例。

圖中差頻Δf₁，Δf₂經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器（6），（7）的輸出端與R、S觸發(fā)器的輸入端，相同標(biāo)號(hào)的端子連接，即：a－a，a－a，b－b，b－b相接，施密特觸發(fā)器（6），（7）把含有剩余干擾噪聲的信號(hào)變換為含有干擾脈沖的矩形波a，a，b，b再經(jīng)過(guò)邏輯相關(guān)濾波器（8）得到四個(gè)位相依次相差90°，不再含有干擾脈沖的四個(gè)矩形波，A，B，A，B，

該實(shí)用新型用于雙頻激光干涉儀作信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）頻帶寬，速度高，保證干涉儀有良好的抗震性能。

（2）實(shí)時(shí)性好，可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量和過(guò)程監(jiān)控，沒(méi)有動(dòng)態(tài)不均勻誤差。

（3）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。能實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾、跳模、擋光，超速的誤碼報(bào)警。