[发明专利]用于提高自准直仪测量精度的光源频率调制装置及方法

权利要求书

1.用于提高自准直仪测量精度的光源频率调制系统，其特征在于，包括频率发生装置，所述频率发生装置信号连接自准直仪的光源和PSD器件的采样保持电路和去背景减法电路，自准直仪的光源的照射光经过自准直仪的反射镜，自准直仪的反射镜将反射光发送到PSD器件，PSD器件连接电流/电压转换模块，将光信号转换为电压信号后传送到放大电路，放大电路的输出端连接PSD器件的采样保持电路和去背景减法电路的输入端，PSD器件的采样保持电路和去背景减法电路的输出端连接加法电路和减法电路的输入端，加法电路和减法电路的输出端连接除法电路的输入端，除法电路的输出端连接模拟/数字转换模块的输入端，模拟/数字转换模块的输出端连接LED显示模块；

所述频率发生装置用于发出3路频率相同、占空比和延时分别可调的脉冲频率源，1路用于对自准直仪的激光光源进行频率调制；1路用于对PSD器件背景光产生的光电信号进行采样保持；1路用于对PSD器件脉冲光产生的光电信号进行采样保持。

2.如权利要求1所述的用于提高自准直仪测量精度的光源频率调制系统，其特征在于，所述频率发生装置内部包括脉冲信息寄存器模块、移位寄存器组模块、分频模块、控制模块、同步信号产生模块、延迟模块和周期脉冲发生器模块；所述脉冲信息寄存器模块的输出端信号连接所述移位寄存器模块的输入端，所述移位寄存器组模块的输出端分别连接所述周期脉冲发生器模块的输入端、所述同步信号产生模块的输入端和T触发器的输入端，所述分频模块的输出端和所述T触发器的输出端将输出的信号经过与运算后传输给所述控制模块，所述控制模块的输出端信号连接所述同步信号产生模块的输入端，所述同步信号产生模块的输出端信号连接所述延迟模块的输入端，所述延迟模块的输出端连接所述周期脉冲发生器模块的输入端。

3.如权利要求2所述的用于提高自准直仪测量精度的光源频率调制系统，其特征在于，所述脉冲信息寄存器模块用于将三路脉冲信号的时间按照延迟时间、高电平时间和低电平持续时间的顺序压入所述移位寄存器组模块中；

所述移位寄存器组模块将时间信息储存在内部对应的端口，并对写入的数据进行统计，当数据按照设定值装载完成后，所述移位寄存器组模块产生启动信号able，该启动信号able经过T触发器后打开内部时钟通道，所述控制模块接收到内部时钟后，产生所述同步信号产生模块需要的使能信号tongbu_en和整个脉冲发生器内部电路计数器的初始装载信号load；

所述同步信号产生模块生成所述延迟模块的使能信号delay_en，所述延迟模块根据每路信号的延迟时间，产生3路延迟信号触发所述周期脉冲发生器模块工作；

所述周期脉冲发生器模块根据收到的延迟信号启动内部计数器，根据预置的数据产生一定周期和脉宽的脉冲，即用于对激光光源进行频率调制的激光光源频率调制信号，用于对背景光产生的光电信号进行采样保持的背景光采样保持信号和用于对脉冲光产生的光电信号进行采样保持的脉冲光采样保持信号。

4.如权利要求2所述的用于提高自准直仪测量精度的光源频率调制系统，其特征在于，所述移位寄存器组模块产生启动信号able，触发T触发器翻转，使其输出高电平，启动内部时钟。

5.如权利要求2所述的用于提高自准直仪测量精度的光源频率调制系统，其特征在于，所述分频模块将外部晶振的10MHz信号分频，产生1kHz的方波信号，经与门送入各模块的时钟输入端，该1kHz信号作为频率发生装置内部的时钟信号，是频率发生装置内部各模块工作的时间频率基准。

6.如权利要求2所述的用于提高自准直仪测量精度的光源频率调制系统，其特征在于，所述同步信号产生模块产生的同步信号作为其他脉冲的定时标准，只输出一个脉冲。

7.用于提高自准直仪测量精度的光源频率调制方法，其特征在于，使用如权利要求3所述的用于提高自准直仪测量精度的光源频率调制系统，具体包括如下过程：

设计所述频率发生装置的结构，使其输出3路频率相同、占空比和延时分别可调的脉冲频率电源，其中，1路用于对激光光源进行频率调制、1路用于对背景光产生的光电信号进行采样保持、1路用于对脉冲光产生的光电信号进行采样保持；

根据PSD器件对脉冲光的响应延时，调整PSD器件的背景光采样信号与PSD器件的脉冲光采样信号对自准直仪的光源调制信号的延时，控制采样时机，获取稳定的光电信号，为后续处理电路提供正确可信的信号，自准直仪的脉冲光源到来前，只采集PSD器件的背景光信号，记为A，自准直仪的脉冲光源到来时，保持PSD器件的背景光信号进行采集，同时，采集自准直仪的脉冲光源到达PSD器件后的信号，采集的信号记为B，通过减法运算即B-A消除测量系统PSD器件的背景信号，即得到了准确的测量信号，增强了系统的抗背景光干扰的能力，从而提高自准直仪的测量精度。