[发明专利]一种光学干涉式重力仪中的闭环信号采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学干涉式重力仪中的闭环信号采集方法，尤其适用于绝对重力仪的信号采集系统中。

背景技术

目前光学干涉式重力仪包括绝对重力仪中，由于需要采集到的信号在兆赫兹量级，因此现在普遍采用的信号采集方法为：由光电探测器将光信号转换为电信号之后，通过示波器获取条纹数据然后转存到PC端进行处理；或者使用光电探测器加上高速采集卡直接采集数据到PC端进行处理。这两种数据采集方法虽然采集过程比较简单，但是整个光学干涉系统的测量灵敏度未充分利用，这样会给最后得到的测量数据带来误差，并且大量的条纹数据处理起来十分复杂。

发明内容

有鉴于现有技术的不足，本发明的目的是提出一种信号数据处理简便，测量灵敏度高的光学干涉式重力仪中的闭环信号采集方法。

本发明的光学干涉式重力仪中的闭环信号采集方法，采用具有稳频激光光源、第一分束器、落体棱镜、参考棱镜、两个平行设置的平面反射镜、第二分束器、光电探测器、相位调制器以及PC上位机或者示波器的信号采集装置，其中稳频激光光源、第一分束器、相位调制器、第二分束器和光电探测器依次在同一水平直线上，落体棱镜和参考棱镜位于第一分束器两侧并在同一竖直直线上，相位调制器的输入端与第一分束器的输出端相连，相位调制器的输出端与第二分束器的输入端相连，第二分束器的输出端与光电探测器的输入端相连，光电探测器的输出端与PC上位机或者示波器的输入端相连，光电探测器的信号输出端与相位调制器的信号输入端相连，相位调制器的信号输出端与PC上位机或者示波器的信号输入端相连；

信号采集步骤如下：

信号采集过程中，使落体棱镜在真空中进行自由落体运动，从第一位置下落到第二位置，下落过程中由稳频激光光源发出的光经过第一分束器分为两束，其中一束光作为测试光路，竖直向上依次经过落体棱镜、参考棱镜和两个平行设置的平面反射镜反射到达第二分束器，另一束光作为参考光路，水平出射经过相位调制器射入第二分束器，落体棱镜在下落过程中，测试光和参考光之间有光程差在第二分束器处发生干涉，第二分束器输出干涉条纹信号传输给光电探测器，由光电探测器将输入的光信号转换成为电信号分两路输出，其中一路信号作为反馈信号输给相位调制器，另一路信号传送给PC上位机或者示波器进行数据保存和处理，相位调制器根据输入的反馈信号调节偏置电压，在参考光路中引入一个补偿相位差使测试光和参考光的总相位差保持不变，相位调制器的输出信号输入PC上位机或者示波器，由PC上位机或者示波器将相位调制器的偏置电压进行处理计算，作为计算重力加速度g值的测量数据。

本发明的有益效果：本发明方法的具体实现方案简单灵活，易于优化设计；光电探测器一直保持在灵敏度最大的状态，测量精度较高；由相位调制器的输出电压作为信号数据，处理起来较为方便。

附图说明

图1为本发明的方案实现结构示意图。

图2为光学干涉式重力仪中光电探测器采集到的光强信号与信号采集光路的相位差之间的关系。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步说明。

本发明的光学干涉式重力仪中的闭环信号采集方法，采用如图1所示的信号采集装置，该信号采集装置具有稳频激光光源1、第一分束器2、落体棱镜3、参考棱镜4、两个平行设置的平面反射镜5、第二分束器6、光电探测器9、相位调制器11以及PC上位机或者示波器10的信号采集装置，其中稳频激光光源1、第一分束器2、相位调制器11、第二分束器6和光电探测器9依次在同一水平直线上，落体棱镜3和参考棱镜4位于第一分束器2两侧并在同一竖直直线上，两个平行设置的平面反射镜5用来保证经过平面反射镜5向上出射的光线沿竖直方向，相位调制器11的输入端与第一分束器2的输出端相连，相位调制器11的输出端与第二分束器6的输入端相连，第二分束器6的输出端与光电探测器9的输入端相连，光电探测器9的输出端与PC上位机或者示波器10的输入端相连，光电探测器9的信号输出端与相位调制器11的信号输入端相连，相位调制器11的信号输出端与PC上位机或者示波器10的信号输入端相连；

信号采集步骤如下：