信號與驅(qū)動電壓信號的下降沿進行相位差比較、軟件編 程計算相位差，并且基于相位差的大小，調(diào)節(jié)驅(qū)動電壓信號的頻率。以改善彈光調(diào)制器的諧 振狀態(tài)，提尚彈光調(diào)制器的Q值。
[0066] 本發(fā)明所述的彈光調(diào)制驅(qū)動裝置是工作于多諧振狀態(tài)的耦合器件。圖4中的LC 諧振電路（5)和（6)也是工作于諧振狀態(tài)。
[0067] 當LC諧振電路的驅(qū)動頻率：
時，UC發(fā)生諧振，其輸出電壓
，其 中，
[0068] 為了使彈光調(diào)制器工作在最佳諧振狀態(tài)，驅(qū)動信號頻率隨著彈光調(diào)制器固有頻率 的漂移發(fā)生變化。
[0069] 在驅(qū)動信號的頻率發(fā)生變化時，LC諧振電路的Q值將發(fā)生變化，從而引起高壓驅(qū) 動電路的驅(qū)動信號的幅值發(fā)生衰減，導致彈光調(diào)制干涉圖的最大光程差減小。
[0070] 為了保持干涉圖最大光程差為恒定值，可采用干涉圖最大光程差閉環(huán)控制技術(shù)。
[0071] 附圖8是干涉圖最大光程差檢測電路。
[0072] 在附圖8中，將FPGA產(chǎn)生的驅(qū)動信號和激光干涉圖信號分別輸入到一個比較器的 輸入端，經(jīng)比較器轉(zhuǎn)換為方波信號。
[0073] 在FPGA中，編程實現(xiàn)將激光干涉信號轉(zhuǎn)換的方波信號，在其上升沿和下降沿進行 計數(shù)。
[0074] 利用驅(qū)動方波信號的上升沿和下降沿作為計數(shù)的起始點和終止點。
[0075] 將計數(shù)值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的最大光程差值。
[0076] 由FPGA軟件編程，將設(shè)定的光譜分辨率值轉(zhuǎn)換為要求的最大光程差值，與采集的 最大光程差值進行比較，計算偏差。
[0077] FPGA根據(jù)計算偏差，調(diào)節(jié)圖5中功率放大電路輸入電壓的幅值。
[0078] 通過調(diào)節(jié)_:，來調(diào)節(jié)R，使得干涉圖的最大光程差保持為恒定值。
[0079] 本發(fā)明所述的驅(qū)動控制裝置中的兩個閉環(huán)控制分別完成驅(qū)動信號頻率的調(diào)節(jié)控 制，調(diào)節(jié) 干涉圖最大光程差為恒定值。
[0080] 驅(qū)動信號頻率的閉環(huán)控制是作為控制系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)；而幅值的調(diào)節(jié)和控制作為控制 系統(tǒng)的外環(huán)。兩個環(huán)路彼此獨立，又緊密相連。
[0081 ] 本發(fā)明涉及用于彈光調(diào)制干涉儀的驅(qū)動控制裝置和控制方法，所述的控制方法包 括：根據(jù)環(huán)境溫度和系統(tǒng)要求的光譜分辨率，對驅(qū)動信號初始頻率和幅值的設(shè)置依據(jù)和方 法；基于構(gòu)成彈光調(diào)制干涉儀的壓電石英晶體和彈光晶體的諧振頻率溫度漂移特性，通過 檢測驅(qū)動電流信號的相位與驅(qū)動信號的相位差，采用鎖相技術(shù)，調(diào)節(jié)驅(qū)動信號的頻率，使得 彈光調(diào)制器的諧振因子趨向1 ;基于干涉圖最大光程差檢測技術(shù)，通過調(diào)節(jié)功率功率放大 器的輸入電壓，使得干涉信號的最大光程差趨于恒定值；所述彈光調(diào)制驅(qū)動控制裝置包括： 基于FPGA為核心的控制器、雙路反向高壓功率放大電路、電流檢測電路以及最大光程差檢 測電路組成。
[0082] 本發(fā)明所涉及的彈光調(diào)制干涉儀驅(qū)動控制裝置，可實現(xiàn)彈光調(diào)制干涉儀的穩(wěn)定驅(qū) 動控制，產(chǎn)生最大光程差穩(wěn)定的干涉圖，滿足可見光和近紅外光譜的探測與識別。
[0083] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施技術(shù)和驅(qū)動控制裝置，并不僅限于本發(fā)明。對本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的實施原理的前提下，做出的改進、潤色，也屬于本 發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制裝置，其特征在于：包括以FPGA為核心的控制器、反向 差分高壓諧振驅(qū)動電路、驅(qū)動電流檢測電路和最大光程差檢測電路。2. 如權(quán)利要求1所述的一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制裝置，其特征在于：所述彈光調(diào)制 器的驅(qū)動控制裝置是以FPGA為控制核心，結(jié)合反向差分高壓諧振驅(qū)動電路、驅(qū)動電流檢測 電路和最大光程差檢測電路，實現(xiàn)彈光調(diào)制驅(qū)動控制信號的頻率和電壓的調(diào)節(jié)，產(chǎn)生穩(wěn)定 的干涉圖。3. 如權(quán)利要求1所述的一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制裝置，其特征在于：所述的反向差 分高壓諧振驅(qū)動電路是由兩路相位差為180°的電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)完全相同的功率放大電路 組成，其輸入電壓信號相同，驅(qū)動信號均為方波信號，采用這種驅(qū)動方式，可使施加在彈光 調(diào)制器上的電壓增加1倍，使干涉圖的最大光程差得到提高。4. 如權(quán)利要求1所述的一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制裝置，其特征在于：所述的驅(qū)動電 流檢測電路是將正弦波的電流信號經(jīng)過相位延遲電路變換為方波信號，而且方波信號的下 降沿變化陡峭，可用來進行相位差比較。5. 如權(quán)利要求1所述的一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制裝置，其特征在于：所述的最大光 程差檢測電路是以一個雙通道的高速比較器ADCMP551組成，將激光干涉圖信號和彈光調(diào) 制器的驅(qū)動信號變換為方波信號，利用驅(qū)動信號的上升沿和下降沿，實現(xiàn)激光干涉圖過零 計數(shù)的起始點和終止點。6. -種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制方法，其特征在于：所述的彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制方法 是針對改進的kemp型彈光調(diào)制器，其振動頻率為50KHz時，在驅(qū)動控制信號作用下，產(chǎn)生比 較大的形變，以產(chǎn)生高分辨率的干涉圖。7. 如權(quán)利要求6所述的一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制方法，其特征在于：所述彈光調(diào)制 器是熱機電耦合器件，其諧振頻率隨著溫度變化、工作狀態(tài)產(chǎn)生漂移時，驅(qū)動控制信號的頻 率能及時的跟蹤彈光調(diào)制器的諧振頻率的變化而進行變化，以保證彈光調(diào)制器有比較高的 品質(zhì)因數(shù)，所述諧振頻率的跟蹤，是通過檢測驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓的相位差，基于FPGA編 程實現(xiàn)鎖相功能，以實現(xiàn)頻率的跟蹤和相位調(diào)節(jié)。8. 如權(quán)利要求7所述的一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制方法，其特征在于：所述相位差的 檢測方法，是將正弦波形的驅(qū)動電流通過波形變換電路，變換為方波信號，并將方波信號的 下降沿與FPGA產(chǎn)生的方波驅(qū)動信號的下降沿進行比較，獲取相位差信息。9. 如權(quán)利要求7所述的一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制方法，其特征在于：所述的驅(qū)動控 制信號跟隨彈光調(diào)制器固有諧振頻率調(diào)制時，將改變了高壓諧振驅(qū)動電路的諧振程度，減 小了施加在彈光調(diào)制器兩端的電壓，以致于減小了彈光調(diào)制器的形變量和干涉圖的最大光 程差，為保證彈光調(diào)制器的形變量和干涉圖的最大光程差為恒定值，在調(diào)節(jié)驅(qū)動控制信號 頻率的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)功率放大電路的輸入電壓，調(diào)節(jié)施加在彈光調(diào)制器兩端的電壓，以 保持彈光調(diào)制器的形變量和干涉圖的最大光程差為恒定值。10. 如權(quán)利要求9所述的一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制方法，其特征在于：所述功率放大 電路的輸入電壓的調(diào)節(jié)，是根據(jù)檢測的干涉圖最大光程差的變化量進行調(diào)節(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制裝置及方法，屬于彈光調(diào)制干涉儀技術(shù)領(lǐng)域；提供一種高分辨率彈光調(diào)制驅(qū)動控制裝置及方法，可實現(xiàn)近紅外波段(8-14？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？μm)范圍內(nèi)，光譜分辨率達到10cm-1的彈光調(diào)制干涉儀的穩(wěn)定驅(qū)動和控制；一種彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制裝置，包括以FPGA為核心的控制器、反向差分高壓諧振驅(qū)動電路、驅(qū)動電流檢測電路和最大光程差檢測電路，所述彈光調(diào)制器的驅(qū)動控制裝置是以FPGA為控制核心，結(jié)合反向差分高壓諧振驅(qū)動電路、驅(qū)動電流檢測電路和最大光程差檢測電路，實現(xiàn)彈光調(diào)制驅(qū)動控制信號的頻率和電壓的調(diào)節(jié)，產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖；本發(fā)明主要應(yīng)用在彈光調(diào)制方面。
【IPC分類】G01J3/45, G01J3/02
【公開號】CN105136300
【申請?zhí)枴緾N201510251470
【發(fā)明人】張敏娟, 陳友華, 李晉華, 薛瑞, 韓慧妍, 王志斌, 王艷超, 王國梁, 陳光威
【申請人】中北大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年5月18日