[发明专利]一种干涉型傅立叶变换光谱仪摆臂运动控制系统

摘要

本发明提出了一种干涉型傅立叶变换光谱仪摆臂运动控制系统。利用半导体激光器发出激光光束，进入傅立叶变换光谱仪光学系统后随摆臂运动形成光程差，从而产生P光和S光两路正交的干涉条纹，被激光探测器感知后经光电转换生成微弱正弦信号，将其放大至伏级后再过零检测生成正交A/B脉冲，作为干涉仪摆臂运动控制的位置反馈；然后设计数字控制器规划运动曲线，用高精度闭环控制算法计算控制量，功率放大后驱动音圈电机带动摆臂做等光程差运动。本发明可用于干涉型傅立叶变换光谱仪摆臂控制，速度稳定度优于0.4％，还可根据串行指令切换扫描速度、修正零位偏置，并为成像电路提供等位置间隔的采样脉冲用于触发曝光。

主权项

1.一种干涉型傅立叶变换光谱仪摆臂运动控制系统，其特征在于包括：半导体激光器、激光探测器1、激光探测器2、微弱信号放大电路、移相电路、过零检测电路、可逆计数器电路、角速度计算模块、规划运动曲线模块、数字控制器、电机驱动电路、地面检测设备；半导体激光器发出激光光束，进入傅立叶变换光谱仪光学系统后分为两路，分别为P光和S光；激光探测器1、激光探测器2接收P光和S光，分别对P光和S光进行光电转换，生成两路正交的干涉信号，分别为正弦电信号和余弦电信号送至微弱信号放大电路，正弦电信号和余弦电信号为毫伏级；微弱信号放大电路对正弦电信号和余弦电信号进行放大，将毫伏级信号放大至伏级送至移相电路；移相电路将放大后的正弦电信号和余弦电信号相位调整到相差90°后，作为相移电路的输出送至过零检测电路；过零检测电路，将移相电路输出的正弦电信号和余弦电信号均变为A脉冲和B脉冲，A脉冲和B脉冲相位相差90°；可逆计数器电路，能够检测出A脉冲和B脉冲的相位关系及A脉冲的上升沿，在摆臂往复运动时，对A脉冲的上升沿数量进行加减计数；将计数结果作为摆臂实时位置送至角速度计算模块和数字控制器；角速度计算模块，对输入的摆臂实时位置进行微分运算，得到摆臂的角速度送至数字控制器；地面检测设备，能够发送摆臂运动模式指令，包括：速度切换指令和修零偏指令，将摆臂运动模式指令送至规划运动曲线模块；速度切换指令能够改变摆臂运动速度；修零偏指令能够改变摆臂运动的机械零位位置；规划运动曲线模块，根据摆臂运动模式指令，确定摆臂位置随时间变化的曲线，将该曲线送至数字控制器；数字控制器，根据可逆计数器电路输出的摆臂实时位置、角速度计算模块输出的摆臂角速度和规划运动曲线，确定音圈电机的控制量，该控制量为PWM信号，送至电机驱动电路；电机驱动电路，将数字控制器输出的PWM信号进行功率放大后送至音圈电机，控制音圈电机带动摆臂转动。