[发明专利]一种四象限探测模块及其应用方法

权利要求书

1.一种四象限探测模块，其特征在于：包括四象限探测器、可调RLC网络、直流信号放大模块、交流信号放大模块和信号调理电路；

所述四象限探测器用于将激光信号转换为电流信号；

所述可调RLC网络连接所述四象限探测器的输出端，用于将电流信号中的直流分量和交流分量分离，实现对所述四象限探测器的结电容的微调，利用感抗抑制电流信号频率处的电压噪声增益；

所述直流信号放大模块接入所述电流信号中的直流分量，转换并放大为电压直流信号输出；

所述交流信号放大模块接入所述电流信号中的交流信号，转换并放大为电压交流信号输出，所述交流信号放大模块的放大倍数能够微调；

所述信号调理电路接入所述交流信号放大模块输出的交流电压信号，输出目标的位移信息；

所述可调RLC网络包括可微调电阻网络、电感L1和电容C1，所述可微调电阻网络包括固定电阻R1、固定电阻R2和可调电阻R_X1，所述固定电阻R1一端连接所述四象限探测器其中一个象限的阳极，另一端连接所述电感L1的一端，所述固定电阻R2与所述可调电阻R_X1串联后，与所述固定电阻R1并联，所述电感L1的另一端接地，所述电容C1一端连接所述四象限探测器其中一个象限的阳极，另一端连接所述交流信号放大模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种四象限探测模块，其特征在于：通过调节所述可微调电阻网络的阻值来调节四象限探测器各象限的反偏电压，使得反偏电压调节步长为0.25Ω×I₁，其中I₁为光电流的直流分量。

3.根据权利要求1所述的一种四象限探测模块，其特征在于：所述可调RLC网络的等效阻抗随频率变化而变化，在信号频率处的等效阻抗大于直流等效阻抗2至3个数量级。

4.根据权利要求1所述的一种四象限探测模块，其特征在于：所述直流信号放大模块包括电阻R3、电阻R4和运算放大器OPA2；所述电阻R3一端接地，另一端接所述运算放大器OPA2的负输入端，所述电阻R4一端接所述运算放大器OPA2的负输入端，另一端接所述运算放大器OPA2的输出端，所述运算放大器OPA2的正输入端接所述四象限探测器其中一个象限的阳极。

5.根据权利要求4所述的一种四象限探测模块，其特征在于：所述直流信号放大模块的输出U_AD=K×I₁×R_D，其中I₁为光电流的直流分量，R_D为所述可调RLC网络的等效直流阻抗，K为所述直流信号放大模块的放大倍数。

6.根据权利要求1所述的一种四象限探测模块，其特征在于：所述交流信号放大模块包括可微调反馈电阻网络、相位补偿电容C₂和运算放大器OPA1；所述可微调反馈电阻网络包括固定电阻R5、固定电阻R7、可调电阻R_X2，所述固定电阻R5两端分别接所述运算放大器OPA1的负输入端和输出端，所述固定电阻R7与所述可调电阻R_X2串联后，与所述固定电阻R5并联，所述电容C2与所述固定电阻R5并联。

7.根据权利要求6所述的一种四象限探测模块，其特征在于：所述交流信号放大模块通过调节所述可微调反馈电阻网络的阻值对信号增益微调，使得信号增益调节步长为0.001%。