[发明专利]一种双频激光干涉仪多轴位移信号处理方法

权利要求书

1.一种双频激光干涉仪多轴位移信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：

1)当前时刻双频激光干涉仪的第一轴的测量信号s₁和c₁、第二轴的测量信号s₂和c₂……第l轴的测量信号s_l和c_l以及参考信号s_r和c_r经过滤波放大模块(1)后，在测量触发时钟驱动下，采用高速模数转换器模块(2)对所述的l个轴的测量信号和所述的参考信号进行模数转换，所述滤波放大模块(1)包括N个滤波放大电路，所述高速模数转换器模块(2)包括N个高速模数转换器，其中N＝2*l+2，l＝1，2，3，…；

2)经过模数转换后所述第一轴的测量信号s₁和c₁、第二轴的测量信号s₂和c₂……第l轴的测量信号s_l和c_l以及参考信号s_r和c_r均进入高速现场可编程逻辑门阵列(3)：对所述第一轴测量信号s₁、第二轴测量信号s₂……第l轴测量信号s_l的整周期分别进行计数得到第一轴整数部分n₁、第二轴整数部分n₂……第l轴整数部分n_l，并通过第一轴测量信号s₁和c₁计算第一轴小数部分m₁，通过第二轴测量信号s₂和c₂计算第二轴小数部分m₂……通过第l轴测量信号s_l和c_l计算第l轴小数部分m_l；对所述参考信号s_r的整周期进行计数得到参考轴整数部分n_r，并通过所述参考信号s_r和c_r计算参考轴小数部分m_r；

3)第k轴的位移L_k按如下公式计算：设双频激光干涉仪的每波长细分数为K，位移分辨率为Δ，则第k轴的位移L_k为L_k＝[(n_k-n_r)+(m_k-m_r)]*K*Δ，其中k＝1，2，…，l。

2.根据权利要求1所述的一种双频激光干涉仪多轴位移信号处理方法，其特征在于，步骤1)中所述测量触发时钟驱动所述N个高速模数转换器和所述高速现场可编程逻辑门阵列的时间差小于所述N个高速模数转换器的孔径时间，其中：N＝2*l+2，l＝1，2，3，…。

3.根据权利要求1所述的一种双频激光干涉仪多轴位移信号处理方法，其特征在于，所述N个高速模数转换器的孔径时间由以下公式确定：

设双频激光干涉仪的位移分辨率为Δ，测量对象的最大速率为v，则所述N个高速模数转换器的孔径时间t_ap满足：t_ap≤Δ/v。

4.根据权利要求1所述的一种双频激光干涉仪多轴位移信号处理方法，其特征在于，步骤2)中所述第k轴小数部分m_k的确定方法如下，其中k＝1，2，…，l：

i.若所述第k轴测量信号s_k≥0且c_k＞0，则满足：

ii.若所述第k轴测量信号s_k≥0且c_k＜0，则满足：

iii.若所述第k轴测量信号s_k＝1且c_k＝0，则满足：m_k＝0.25；

iv.若所述第k轴测量信号s_k＜0且c_k＞0，则满足：

v.若所述第k轴测量信号s_k＜0且c_k＜0，则满足：

vi.若所述第k轴测量信号s_k＝-1且c_k＝0，则满足：m_k＝0.75；

步骤2)中所述参考轴小数部分m_r的确定方法如下：

i.若所述测量信号s_r≥0且c_r＞0，则满足：

ii.若所述测量信号s_r≥0且c_r＜0，则满足：

iii.若所述测量信号s_r＝1且c_r＝0，则满足：m_r＝0.25；

iv.若所述测量信号s_r＜0且c_r＞0，则满足：

v.若所述测量信号s_r＜0且c_r＜0，则满足：

vi.若所述测量信号s_r＝-1且c_r＝0，则满足：m_r＝0.75。