[发明专利]基于位置传感器的远距离位移测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号测量系统，特别是涉及一种用于远距离位移信号的测量系统。

背景技术

瞄准准直操作是火箭发射过程中的一项关键动作，其用途是在火箭发射前通过光电自准直方式将箭上平台棱镜的法线方向调整到射向上，保证火箭的初始方位精度，使火箭在发射之前处于精确的起飞方向。

一般通过在瞄准仪本体上加装光电发射接收部件，准直光源采用红光二极管，接收器件采用光敏三极管。瞄准信号放大器对从接收到的光电信号进行放大处理，最后以表头指针形式指示平台棱镜的偏转方向和大小，并将准直信号同步传输给控制系统。

惯用的瞄准仪采用经纬仪望远镜结构，包括物镜组和目镜组，沿镜头焦距形成光路光轴，通常在目镜组外侧设置有划分板，通过瞄准仪观察远方待测对象上的直角棱镜，获得光源反馈信号，通过与划分版上十字丝刻度对比，以及对反馈信号光强度的判断，获得远方待测对象是否保持正确位置的信息。

在实际远距离使用中红光二极管受环境的影响较大且亮度弱，不容易寻找目标和反射光线；光敏三极管只能接收光源从亮到暗的变化，为了实现位移测量不得不采用两只三极管配合安装调试的方式，从而给瞄准设备带来了一定的系统误差；此外瞄准信号采用电压方式传输给控制系统，由于长电缆传输受负载变化影响较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于位置传感器的远距离位移测量系统，解决现有瞄准仪中光信号检测电路对反馈光信号检测精确度低，易受环境因素干扰的技术问题。

本发明的基于位置传感器的远距离位移测量系统，包括望远系统，其中的物镜组和目镜组沿镜头焦距构成光轴，还包括第一立方棱镜、第二立方棱镜、激光发射器和PSD位移传感器，第一立方棱镜的入射面与第二立方棱镜的入射面垂直；第一立方棱镜的第一透射面和第二透射面，与第二立方棱镜的入射面和固定平面共轴，第二立方棱镜的入射面与第一立方棱镜的第二透射面相对；第二立方棱镜的第一透射面和第二透射面与光轴共轴，第二立方棱镜的第一透射面朝向目镜组，激光发射器的激光轴线与第一立方棱镜的入射面共轴线，PSD位移传感器受光面与第一立方棱镜的第一透射面相对。

所述第一立方棱镜的第一透射面和第二透射面外侧各设置一个滤光镜，在滤光镜与第二立方棱镜之间设置一个透镜，各滤光镜、透镜与第一立方棱镜和第二立方棱镜共轴线。

所述PSD位移传感器为两信号输出端，PSD位移传感器的每一个信号输出端分别顺序连接一个信号采集电路，一个信号滤波电路和一个整流电路，两个整流电路的电流输出端分别连接差动放大电路的一个信号输入端，差动放大电路的信号输出端连接恒流源驱动电路的信号输入端，恒流源驱动电路的信号输出端连接长距离信号电缆的一端，其中：

信号采集电路，用于采集一个信号输出端的μA弱信号，过滤高频谐波成分，将弱信号放大为mA信号；

信号滤波电路，用于屏蔽中频谐波成分，获得低频频段的位移变化电压信号；

整流电路，用于将位移变化电压信号转换为位移变化的直流电压信号；

差动放大电路，用于对接入的两路差模信号进行放大，修正信号误差，形成精确的位移电压信号；

恒流源驱动电路，用于将输入的位移电压信号转为相应变化的电压信号控制的克服传输阻抗的稳定输出信号源。

所述恒流源驱动电路包括电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、第八运算放大器U08、第九运算放大器U09和第十运算放大器U10，输入信号连接第八运算放大器U08的反相输入端，第八运算放大器U08的同相输入端连接模拟地，第九运算放大器U09的同相输入端连接模拟地，第八运算放大器U08的反相输入端和输出端间连接电阻R22，第九运算放大器U09的反相输入端和输出端间连接电阻R24，第八运算放大器U08的输出端串联电阻R23后连接第九运算放大器U09的反相输入端，第九运算放大器U09的输出端串联电阻R25后连接第十运算放大器U10的反相输入端，第十运算放大器U10的反相输入端和输出端间连接电阻R26，第十运算放大器U10的同相输入端和输出端间连接电阻R27，第十运算放大器U10的输出端串联电阻R27后输出控制信号，第十运算放大器U10的输出端顺序串联电阻R27、电阻R28后连接模拟地。