光子信号调制装置制造方法及图纸

本公开涉及光子调制技术领域，具体涉及一种光子信号调制装置，包括：调制盘，具有用于产生光子信号的特定缺口；伺服电机，用于驱动所述调制盘；电机驱动器，用于接收一电机控制器的控制指令脉冲并驱动所述伺服电机转动，并发送所述伺服电机的位置反馈信息至所述电机控制器，以及设置所述伺服电机的工作参数；电机控制器，包括：通信接口芯片、可编程逻辑器件以及驱动器芯片；系统时钟，用于向所述可编程逻辑器件提供频率标准；授时型GPS模块，用于向所述可编程逻辑器件发送GPS秒脉冲信号及对应UTC时间信息。

Photon signal modulating device

The invention relates to the technical field of photon modulation, in particular to a photon signal modulation device, including modulation disk, is for a specific gap photon signal; servo motor for driving the reticle; motor drive, motor controller for receiving a control command pulse and driving the servo motor to rotate, and send the servo motor position feedback to the motor controller, and set the working parameters of the servo motor; motor controller, including: communication interface chip, programmable logic device and driver chip; system clock, programmable logic device for providing frequency standard to the timing; type GPS module, can be used for programmable logic device to send GPS second pulse signal and the corresponding time information to the UTC.

【技术实现步骤摘要】
光子信号调制装置
本公开涉及光子调制
，具体涉及一种光子信号调制装置。
技术介绍
建立星体X射线模拟仿真系统，可以模拟产生星体观测数据，具有重要意义。现有技术中已有多种星体X射线的模拟仿真系统和装置，其中一种为方式为：利用电机驱动调制盘(或称斩波器)的外调制方式来实现X射线信号仿真。调制盘为一个带有特定缺口形状的转盘，转盘转动时，只有光源通过缺口时才有信号产生，被遮挡时无信号产生。这种仿真装置通过在调制盘上设计特殊的波形调制孔来仿真脉冲轮廓和X射线背景噪声，并对仿真装置中电机的转速进行设置以实现脉冲星体周期的仿真。虽然这种方案在一定程度上满足了X射线信号的特性，但没有设置仿真装置中调制盘的初始位置、无法调整预期相位；同时也无法读出电机运行中某一时刻电机转轴的相位线位置信息，这样就无法判断电机系统产生光子信号的周期长时间稳定度特性；无法验证是否满足对于光子到达时间的长时间稳定性较高的场合，进而影响探测器TOA精度的闭环计算。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种光子信号调制装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。根据本公开的第一方面，提供一种光子信号调制装置，包括：调制盘，具有用于产生光子信号的特定缺口；伺服电机，与所述调制盘连接，用于驱动所述调制盘；电机驱动器，与所述伺服电机连接，用于接收电机控制器的控制指令脉冲并驱动所述伺服电机转动，并发送所述伺服电机的位置反馈信息至所述电机控制器，以及设置所述伺服电机的工作参数；电机控制器，包括：通信接口芯片、可编程逻辑器件以及驱动器芯片，其中：通信接口芯片，用于所述可编程逻辑器件与上位机之间的数据传输；可编程逻辑器件，内置有程序设计模块，还包括：电机输入脉冲产生模块，用于生成控制指令脉冲并通过所述驱动器芯片发送至所述电机驱动器；位置反馈信息采集模块，用于通过所述驱动器芯片接收所述电机驱动器的反馈信息，并记录所述伺服电机的相位线位置信息；GPS秒脉冲信息接收模块，用于记录授时型GPS模块的GPS时刻的本地时间信息及接收此时刻对应的UTC时间信息；上位机通信模块，用于完成与所述通信接口芯片的数据收发；驱动器芯片，用于向所述电机驱动器发送控制指令脉冲以及接收所述位置反馈信息；系统时钟，与所述可编程逻辑器件连接，用于向所述可编程逻辑器件提供频率标准；授时型GPS模块，与所述可编程逻辑器件连接，用于向所述可编程逻辑器件发送GPS秒脉冲信号及对应UTC时间信息。在本公开的一种示例性实施例中，所述驱动器芯片包括：发送驱动器接口芯片，用于向所述电机驱动器发送控制指令脉冲；接收驱动器接口芯片，用于接收所述电机驱动器的位置反馈信息。在本公开的一种示例性实施例中，所述系统时钟采用铷原子钟，并连接有一升频器，用于将所述系统时钟频率提升至预设频率。在本公开的一种示例性实施例中，所述授时型GPS模块向所述可编程逻辑器件发送的GPS秒脉冲信号及对应UTC时间信息包括：所述GPS秒脉冲信号的GPS时刻为授时型GPS模块完成搜星定位后发送的GPS秒脉冲信号的上升沿时刻；所述对应UTC时间信息包括：通过所述GPS秒脉冲信息接收模块内设置的异步收发器模块采集并提取此时刻对应UTC串行数据。在本公开的一种示例性实施例中，设置所述伺服电机的工作参数包括：输入指令脉冲参数，包括所述伺服电机转轴旋转1圈所需输入脉冲个数，通过电子齿数比参数设置；转轴位置反馈参数，包括所述伺服电机转轴旋转1圈所输出脉冲个数，通过所述电机驱动器的编码器分频脉冲数参数设定。在本公开的一种示例性实施例中，所述位置反馈信息包括：所述电机驱动器的编码器分频输出脉冲信号，以及在所述伺服电机的相位线经过零相位线时输出的原点脉冲输出信号。在本公开的一种示例性实施例中，所述可编程逻辑器件的位置反馈信息采集模块包括：圈数计数模块，用于通过所述原点脉冲输出信号计算所述伺服电机转轴的旋转圈数；当所述伺服电机旋转时，所述相位线与所述零相位线重合时记一圈；位置偏差计数模块，用于通过所述伺服电机的编码器分频输出脉冲信号计算所述伺服电机转轴相位线相对于零相位线的位置偏差；本地时间计数模块，用于记录所述可编程逻辑器件的本地时间信息，通过所述系统时钟分频产生。在本公开的一种示例性实施例中，所述电机控制器还包括：开关控制模块，包括通过RC复位电路与所述可编程逻辑器件连接的启动开关和停止开关，用于通过设置在所述可编程逻辑器件的开关控制程序模块控制所述伺服电机的启动或停止。在本公开的一种示例性实施例中，所述可编程逻辑器件的电机输入脉冲产生模块包括：原点搜索控制程序模块，用于搜索所述伺服电机转轴的原点位置，并控制所述电机转轴回到所述原点位置；电机加减速台阶保护程序模块，用于使所述伺服电机进行台阶式加速或台阶式减速；开始发送输入指令脉冲模块，用于在某一GPS时刻开始发送控制指令脉冲控制所述伺服电机开始转动。。在本公开的一种示例性实施例中，所述调制装置还包括：光源，用于向所述调制装置发送光子信号；验证终端，用于验证所述光子信号调制装置产生光子信号的TOA精度的稳定性。本公开的一种实施例所述的调制装置中，可编程逻辑器件由内部输入脉冲产生模块程序生成控制指令脉冲，并通过驱动器芯片将所述控制指令脉冲发送至伺服电机从而带动调制盘转动。同时，利用所述系统时钟为所述可编程逻辑器件提供频率标准，通过所述授时型GPS模块向所述可编程逻辑器件发送GPS秒脉冲信号及对应UTC时间信息，利用系统时钟具有短期稳定度高与授时型GPS模块输出标准秒信号长期稳定度高互补的特点，为伺服电机转轴的位置反馈信息提供时间标准，进而利用位置反馈信息为所述伺服电机调整预期相位线的初始位置以及检测运动过程中的相位线位置提供依据。一方面，本调制装置能够实现对调制盘的位置的高精度控制；另一方面，利用通信接口芯片将反馈的各数据信息发送至上位机进行数据分析，从而实现对调制装置获得的周期性X射线信号或光子信号的长时间高稳定度进行验证。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示意性示出本公开示例性实施例中一种光子信号调制装置的结构示意图；图2示意性示出本公开示例性实施例中一种驱动器芯片组成示意图；图3示意性示出本公开示例性实施例中电机转轴与调制盘示意图；图4示意性示出本公开示例性实施例中一种可编程逻辑器件模块组成及信号控制流向示意图；图5示意性示出本公开示例性实施例中一种电机控制程序流程图；图6示意性示出本公开示例性实施例中一种授时型GPS模块工作时序应用示意图；图7示意性示出本公开示例性实施例中一种反馈信息列表示意图。图8示意性示出本公开示例性实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子信号调制装置，其特征在于，包括：调制盘，具有用于产生光子信号的特定缺口；伺服电机，与所述调制盘连接，用于驱动所述调制盘；电机驱动器，与所述伺服电机连接，用于接收电机控制器的控制指令脉冲并驱动所述伺服电机转动，并发送所述伺服电机的位置反馈信息至所述电机控制器，以及设置所述伺服电机的工作参数；电机控制器，包括：通信接口芯片、可编程逻辑器件以及驱动器芯片，其中：通信接口芯片，用于所述可编程逻辑器件与上位机之间的数据传输；可编程逻辑器件，内置有程序设计模块，还包括：电机输入脉冲产生模块，用于生成控制指令脉冲并通过所述驱动器芯片发送至所述电机驱动器；位置反馈信息采集模块，用于通过所述驱动器芯片接收所述电机驱动器的反馈信息，并记录所述伺服电机的相位线位置信息；GPS秒脉冲信息接收模块，用于记录授时型GPS模块的GPS时刻的本地时间信息及接收此时刻对应的UTC时间信息；上位机通信模块，用于完成与所述通信接口芯片的数据收发；驱动器芯片，用于向所述电机驱动器发送控制指令脉冲以及接收所述位置反馈信息；系统时钟，与所述可编程逻辑器件连接，用于向所述可编程逻辑器件提供频率标准；授时型GPS模块，与所述可编程逻辑器件连接，用于向所述可编程逻辑器件发送GPS秒脉冲信号及对应UTC时间信息。...

【技术特征摘要】
1.一种光子信号调制装置，其特征在于，包括：调制盘，具有用于产生光子信号的特定缺口；伺服电机，与所述调制盘连接，用于驱动所述调制盘；电机驱动器，与所述伺服电机连接，用于接收电机控制器的控制指令脉冲并驱动所述伺服电机转动，并发送所述伺服电机的位置反馈信息至所述电机控制器，以及设置所述伺服电机的工作参数；电机控制器，包括：通信接口芯片、可编程逻辑器件以及驱动器芯片，其中：通信接口芯片，用于所述可编程逻辑器件与上位机之间的数据传输；可编程逻辑器件，内置有程序设计模块，还包括：电机输入脉冲产生模块，用于生成控制指令脉冲并通过所述驱动器芯片发送至所述电机驱动器；位置反馈信息采集模块，用于通过所述驱动器芯片接收所述电机驱动器的反馈信息，并记录所述伺服电机的相位线位置信息；GPS秒脉冲信息接收模块，用于记录授时型GPS模块的GPS时刻的本地时间信息及接收此时刻对应的UTC时间信息；上位机通信模块，用于完成与所述通信接口芯片的数据收发；驱动器芯片，用于向所述电机驱动器发送控制指令脉冲以及接收所述位置反馈信息；系统时钟，与所述可编程逻辑器件连接，用于向所述可编程逻辑器件提供频率标准；授时型GPS模块，与所述可编程逻辑器件连接，用于向所述可编程逻辑器件发送GPS秒脉冲信号及对应UTC时间信息。2.根据权利要求1所述的光子信号调制装置，其特征在于，所述驱动器芯片包括：发送驱动器接口芯片，用于向所述电机驱动器发送控制指令脉冲；接收驱动器接口芯片，用于接收所述电机驱动器的位置反馈信息。3.根据权利要求1或2所述的光子信号调制装置，其特征在于，所述系统时钟采用铷原子钟，并连接有一升频器，用于将所述系统时钟频率提升至预设频率。4.根据权利要求1所述的光子信号调制装置，其特征在于，所述授时型GPS模块向所述可编程逻辑器件发送的GPS秒脉冲信号及对应UTC时间信息包括：所述GPS秒脉冲信号的GPS时刻为授时型GPS模块完成搜星定位后发送的GPS秒脉冲信号的上升沿时刻；所述对应UTC时间信息包括：通过所述GPS秒脉冲信息接收模块内设置的异步收发...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍嘉，陈勇，韩大炜，张子良，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11