本发明专利技术公开了一种模拟等光程差控制的干涉信号发生器，它利用干涉仪等光程差采样的基本原理，产生类似于干涉信号的信号发生装置。不同于一般的信号发生器产品，信号的产生不是简单的正弦或者脉冲信号，而是具有信号的输出频率按照等光程差控制，信号的波形按照干涉信号的特点产生，设计上采用了两个独立的控制单元分别完成上述两种信号的产生。该装置具有波形设置方便，输出频率可控并且灵活的特点。
【技术实现步骤摘要】
:本专利技术是一种干涉信号发生器，特别涉及一种模拟等光程差控制的干涉信号发生器。
技术介绍
:傅立叶光谱探测技术是利用Michelson (迈克尔逊)干涉仪原理，对被测目标的干涉信号按照等光程差进行采样，然后把光强信号通过反傅立叶变换，从而得到被观测目标光谱信号的一种探测手段。干涉信号是干涉仪产生的，一般需要有探测器、干涉系统以及光学系统。红外波段的探测器还需要工作在低温环境，地面工作时需要使用杜瓦加液氮制冷。同时还需要参考激光器，利用参考激光信号通过干涉系统产生等光程差采样同步信号。干涉信号获取系统主要是完成干涉图信号的采样和相关处理，这些信号获取和处理除了受到信号本身的特性比如动态范围、信号噪声水平等限制，同时还受到光程差时间间隔限制，数据的调理、采集、传输、存储都需要在一个等光程差间隔内完成。实验条件复杂并且受到时序限制，如果能够按照干涉仪工作原理产生干涉信号替代真实的干涉仪输出信号，可以完成探测器之外的信号获取电路验证。目前的信号发生器除了标准的通用仪器以外也有设计人员自行设计的信号发生装置，例如中北大学电子测试技术国家重点实验室胡振良和任勇峰发表的《基于FPGA和AD768的高精度信号卡设计》(《微计算机信息》2008年第24卷第1-2期第205 206页)，文中提到的装置为自动测试提供高精度的信号卡。还有中北大学教育部仪器科学与动态测试重点实验室赵呈恺等发表的《基于FPGA和AD768的高精度多路信号源设计》(《机械工程与自动化》2010年2月第I期第139 141页)中描述了测试中使用的方波信号发生器的设计。这些设计的信号发生器都是利用数模转换来产生需要的测试信号，但是不具备傅立叶光谱仪的信号特征，主要的不足如下:1.传统信号发生器输出的信号波形比较简单传统的信号发生器能模拟的函数虽然形式多样，但是这些函数相对都比较简单，现有的信号发生装置从原理上无法产生干涉图信号。基于迈克尔逊干涉原理的干涉仪产生的干涉信号是光程差的函数，当光程差为O时，信号的强度最大，而随着光程差增加，信号强度急剧减弱，干涉信号比普通的三角波信号、方波信号以及三角函数信号产生机理复杂，现有的信号发生器很难实现，干涉信号波形特征见附图1。2.信号输出不提供与信号变化相一致的外部参考现有的信号发生器虽然信号的频率可调，但不提供与信号变化时刻相一致的参考基准，对被测信号的采样时刻以及采样的结果都存在不确定性(采样时刻和采样结果预先均不知道)。干涉信号的采样与等光程差信号紧密相关，同时等光程差信号还作为后续信号获取和处理的时间基准，所以模拟干涉信号的输出必须按照等光程差参考信号控制产生。信号输出与控制信号的关系见附图2。
技术实现思路
:本专利的目的是提供一种模拟等光程差控制的干涉信号发生器装置，解决了现有信号发生器不具备提供复杂信号波形的难点，克服现有信号发生器中信号幅度不能任意设定的局限，具有任意波形发生器的特点，并且还提供与信号变化相一致采样时间基准，特别适合干涉系统的电路调试。模拟等光程差控制的干涉信号发生器包括两个部分，第一部分的功能是产生两路信号，分别是动镜匀速区状态指示信号和等光程差控制信号，第二部分的功能是以第一部分产生的两路信号做参考，完成DAC转换，产生干涉信号。第一部分由晶振1、开关、微控制器I构成；第二部分由晶振2、微处理器2、SRAM、电平转换器件、DAC转换器、缓冲放大器及BNC插座构成。系统组成框图见说明书附图3。下面描述各组成硬件的技术参数。首先介绍有源晶振，晶振I和晶振2均为有源晶振，它们为微控制器提供工作时钟，晶振的参数主要是工作电压和输出频率，工作电压选择正3.3V，工作频率根据系统最高的时间分辨率决定，设计人员可以根据自己的需要以及所选择的微控制的要求选择合适的晶振，为系统提供工作时钟。微控制器I和微处理器2是单片机或者数字信号处理器(DSP)，微控制I和微控制器2器在形式上可以相同也可以不同，微控制器的工作时钟决定控制器的处理速度，选择DSP2407、DSP2812 或者 MSP430F149。开关选择“轻触开关”，它的特点是，开关按下时开关导通，开关松开时开关断开。开关一端有上拉电阻，另一端接地，并把有上拉电阻的一端接入到微控制器I。SRAM的参数主要有数据存储量和响应速度以及工作电压。选择高速SRAM，访问时间小于20ns ;为了提高系统功能扩展，存储秒量选择256KX16，即具有256K字存储空间；工作电压选择和微控制器相同的3.3V电压，集成电路选择IS61LV25616AL-10TI或者IS61LV25616AL-12TI。电平转换芯片如74LVC4245或者74LVC164245，它们是具有3态输出的收发器，收发器需要具有良好的时间响应特性，对控制指令的响应时间不大于15ns。DAC转换器，选择高速高精度的D/A转换集成电路，转换速度30MSPS，分辨率16bit，线性度优于14bit，输出方式采用电流输出的DAC转换器，如AD768。缓冲运算放大器，对DAC集成电路的输出电流进行电流到电压转换，并且实现输出缓冲，如AD845或者AD797。本专利技术的特征在于在原有的信号卡或者信号源基础上增加了外部参考信号，将外部参考信号作为信号发生的控制参考点，不仅仅是产生干涉信号，而是按照等光程差信号作为触发信号来产生干涉信号，便于被测系统也按照等光程差信号间隔对干涉信号进行采样，因为采样时刻确定，而且采样时刻的信号幅值也确定，所以被测系统的采样结果在系统误差范围内应该与被测时刻的信号完全一致，具有良好的比对基础，同时便于检测在等光程差周期内被测系统是否可以完成相应的处理工作，如数据采集、数据传输和数据存储等一系列对时间有明确要求的性能指标，而不仅仅是对信号源进行简单的采样。下面描述工作流程。微控制器I扫描开关的状态，一旦开关按下，微控制器I原来接上拉电阻的高电平状态由于开关导通而接地，微控制器可以根据开关状态的改变而控制两路信号(动镜匀速区状态指示信号和等光程差信号)的“输出启动”与“输出停止”操作，开关每次按下会实现两种状态的交替，开关的控制流程图见说明书附图4。当“输出启动”有效后，微控制器I通过定时器与计数器配合，控制完成两种信号的输出，具体的控制流程参照附图5。由微控制器I产生的两路信号，作为微控制器2的控制参考信号,微控制器2与微控制器I是两个独立的控制器，形式上可以相同也可以不同，微控制器I产生两路信号，一路是动镜匀速区状态指示信号，另一路是等光程差信号，信号的特征如附图5 (b)中“0UT1”和“0UT2”所示。当动镜匀速状态指示信号(图5(b)中0UT1)为“高”电平时，作为一幅干涉图数据转换的开始，当该信号由高电平再次恢复到“低”电平时，一次完整的干涉图数据转换结束。在该信号处于“高”电平，也就是模拟动镜处于匀速状态时，每个等光程差信号(图5(b)中0UT2)的下降沿启动一次D/A变换，依次完成一幅干涉图数据的D/A转换，上述两种信号由微控制器2检测，当需要进行D/A转换时，微控制器2将相应的数据发送到数据端口，并且发送控制转换命令到D/A转换器。转换过程的结束受到两个条件限制，一是待转换的数据，如果数据量小，可以不完全占用动镜匀速区时间而提前结束；二是转换本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟等光程差控制的干涉信号发生器装置，它由产生动镜匀速区状态指示信号和等光程差控制信号的第一部分和以第一部分产生的两路信号做参考，完成DAC转换，产生干涉信号的第二部分组成，其特征在于：干涉信号发生器装置的第一部分由晶振1、开关和微控制器1构成，其中所述的晶振1为有源晶振，为系统提供工作时钟，工作电压为正3.3V，工作频率由系统最高的时间分辨率决定；所述的微控制器1是单片机或者数字信号处理器；所述的开关为轻触开关；微控制器1扫描开关的状态，一旦开关按下，微控制器1原来接上拉电阻的高电平状态由于开关导通而接地，微控制器根据开关状态的改变而控制动镜匀速区状态指示信号和等光程差信号这两路信号的“输出启动”与“输出停止”操作，开关每次按下会实现两种状态的交替，当“输出启动”有效后，微控制器1通过定时器与计数器配合，控制完成两种信号的输出。
【技术特征摘要】
1.一种模拟等光程差控制的干涉信号发生器装置，它由产生动镜匀速区状态指示信号和等光程差控制信号的第一部分和以第一部分产生的两路信号做参考，完成DAC转换，产生干涉信号的第二部分组成，其特征在于: 干涉信号发生器装置的第一部分由晶振1、开关和微控制器I构成，其中所述的晶振I为有源晶振，为系统提供工作时钟，工作电压为正3.3V，工作频率由系统最高的时间分辨率决定；所述的微控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海英，华建文，代作晓，顾明剑，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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