[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

权利要求书

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。

2.根据权利要求1所述的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：微弱信号放大电路包括运算放大器、电阻R1、电阻R2、电容C1；

外部激光探测器负端接地，正端送给运算放大器LF156的输入负端作为微弱信号放大电路的输入端，运算放大器LF156的输入正端连接电阻R1的一端；电阻R1的另一端接地；电阻R2和电容C1并联网络的一端接运算放大器LF156的输入负端，另一端接运算放大器的输出端；运算放大器的输出端作为微弱信号放大电路的输出端，运算放大器LF156的电源端接电源VCC，运算放大器LF156的接地端接地；

微弱信号放大电路计算公式为：

微弱信号放大电路的输出端V_out＝I_in*R2 公式(1)

式中，I_in为激光探测器输出电流。

3.根据权利要求1所述的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：移相电路，包括运算放大器、可调电阻R4、电阻R3、电阻R5、电容C2；

可调电阻R4的一端作为移相电路的输入，可调电阻R4的另一端连接电容C2的一端和运算放大器OP27的输入正端；电阻R3的一端连接移相电路的输入，电阻R3的另一端连接运算放大器OP27的输入负端和电阻R5的一端，R5的另一端连接运算放大器OP27的输出端，运算放大器OP27的输出端作为移相电路的输出端；电容C2的另一端连接地，运算放大器OP27的电源端接电源VCC，运算放大器OP27的接地端接地；

通过调节可调电阻R4的阻值，改变输入信号的相位，将正弦电信号和余弦电信号，即sin信号与cos信号相位差调节至90度，R4的阻值调节量根据实际情况确定。