专利名称：一种用于光学位移传感器的波长信号解调系统的制作方法
技术领域：
本发明属于航空飞行控制领域，特别是涉及一种用于光学位移传感器的波长信号解调系统。
背景技术：
随着光传飞控技术的发展，光学位移传感器的研究不断深入，光学位移传感器输出信号的解调成为研究重点，光学位移传感器的输出是中心波长与传感器位移呈线性关系的窄带衍射光，解调任务便是求得中心波长，进而求得传感器位移。目前研究中，求取波长大都利用光谱仪将光谱信息读入计算机，后利用软件对光谱数据进行处理得到中心波长，这种方法可以用于实验室研究，也满足一般精度需求，但若要在飞机控制系统中实现工程化应用则存在不可克服的问题:机上控制系统一般要求响应频率在IOOHz以上，而光谱仪为积分型光学仪器，需对光信号先积分再处理，若想取得高分辨率，则必须增大采集数据量，这就导致在数据的传输及处理过程中耗费的时间急剧增加，完成以上积分、采集、传输、处理的过程通常需要20 40ms，这样就无法获得优良的动态特性；飞机设备要求体积�。亓壳幔馄滓潜旧硖寤爸亓拷洗螅硬煌秃哦欤话憔�300g以上；光谱仪工作离不开计算机及其操作系统，势必增加系统体积及复杂程度；光谱仪无法在高低温、振动及灰尘等外界恶劣条件下使用。
发明内容本发明的目的是提出一种基于色敏元件的波长信号解调系统，作为光学位移传感器的解调工具，其体积�。亓壳幔藕糯砑虻ィ梢远匀肷涔庑藕沤锌焖傧煊Γ迪指叨灰萍嗖猓杉尤胛露炔钩ハ呗罚掀渌獾鞣桨妇哂懈炕肪呈视π�。本发明采取的技术方案为，一种用于光学位移传感器的波长信号解调系统，包括色敏元件2、对数转换线路3、A/D转换器4、计算解调�？�5，所述色敏元件2的阴极和两个阳极与对数转换线路3连接，色敏元件2接收到光位移传感器I的输出的窄带衍射光信号后通过两个阳极输入两路响应电流到对数转换线路3，所述对数转换线路3和A/D转换器4和计算解调�？�5顺次连接，对数转换线路3对两路响应电流进行处理后输入解调电压到A/D转换器4，经由A/D转换器4进行模数转换后输入到计算解调�？�5进行插值运算，得到位移信息。优选地，还包括一个温度补偿�？�6，所述温度补偿�？�6位于色敏元件2旁边，用于感应色敏元件2的温度变化，并将感应结果输入至对数转换线路3进行处理之后，实现温度补偿。本发明具有的优点和有益效果:本发明是一种基于色敏元件的色敏特性制成的对光学位移传感器实现快速解算的解调系统，其优点如下I)适当光强下，色敏元件及解调线路对输入信号光的相应可以达到600Hz以上，满足一般伺服系统的动态需求。[0008]2)体积小，单块PCB可以连接多个色敏元件，同时进行多通道数据处理，两只色敏元件及其处理线路的重量可以轻松控制在IOOg以内；3)数据处理简单，色敏解调方案不需要windows操作系统平台及软件支持，仅需进行简单的信号处理；4)较光谱仪具有更强的环境适应性，色敏解调线路内部没有精密光学元件，可以在振动及灰尘条件下使用，并可加入温度传感器对温度变化的影响进行补偿。
图1是光学位移传感器新型解调方法的系统构成图；图2是添加温度补偿�？榈墓庋灰拼衅餍滦徒獾鞣椒ǖ南低彻钩赏迹煌�3为一种硅双结型色敏元件结构；图4为一种硅双结型色敏元件等效电路图。其中:1:光学位移传感器，2:色敏元件，3:对数转换线路，4:A/D转换器，5:计算解调�？椋�6:温度传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细描述，请参阅图1至图4。一种用于光学位移传感器的波长信号解调系统，包括色敏元件2、对数转换线路
3、A/D转换器4、计算解调�？�5，所述色敏元件2的阴极和两个阳极与对数转换线路3连接，色敏元件2接收到光位移传感器I的输出的窄带衍射光信号后通过两个阳极输入两路响应电流到对数转换线路3，所述对数转换线路3和A/D转换器4和计算解调�？�5顺次连接，对数转换线路3对两路响应电流进行处理后输入解调电压到A/D转换器4，经由A/D转换器4进行模数转换后输入到计算解调�？�5进行插值运算，得到位移信息。优选地，还包括一个温度补偿�？�6，所述温度补偿�？�6位于色敏元件2旁边，用于感应色敏元件2的温度变化，并将感应结果输入至对数转换线路3进行处理之后，实现温度补偿。1.光学位移传感器I产生窄带衍射光，作为被测信号，由光纤传导至色敏元件；2.色敏元件2由两个不同结深的PN结构成，其结构如图3所示，其等效电路如图4所示，浅结的PN结roi，对蓝光的响应良好，对红光的响应很差；而深结的PN结PD2刚好相反，对红光响应良好，对蓝光响应很差，其接收窄带衍射光，会产生两路对应的感应电流；3.对数转换线路3对两路响应电流进行处理后得到两路电流比值的对数，放大I 4倍，转换为电压输出；4.A/D转换器4将对数转换线路3的输出电压转换为数字信号，输入计算解调�？�5 ；5.计算解调�？�5对电压值进行插值运算，可以得到位移信息。6.线路中还可以加入温度补偿�？椋缤�2所示，利用其产生的响应电流作为反馈信号，根据色敏元件2随温度的变化规律进行负反�。钩ノ露缺浠斐傻牟ǔば藕沤獾髌魇涑銎�。实施例[0026]1.光学位移传感器I产生窄带衍射光，作为被测信号，由光纤传导至色敏元件2 ；2.色敏元件2选取WS7.56，接收窄带衍射光后，WS7.56产生两路感应电流I1及I2，利用导线将两路电流引入对数转换线路3 ;3.对数转换线路3中对数放大器选取L0G102，将两路感应电流导入L0G102，经L0G102处理求得电流比值的对数，并放大I 4倍，输出4.A/D转换器4选取NI公司的AD6008采集卡，将解调电压转换为数字信号，通过数据总线输入计算解调�？�5 ；5.计算解调模块5选取DSP，读取电压值后，对其进行插值运算，可以得到中心波长及传感器位移；6.线路中还可以加入温度补偿模块6，温度传感器选取LM35，利用其产生的响应电流作为反馈信号，根据波长信号解调系统随温度的变化规律进行负反�。钩ノ露缺浠斐傻牟ǔば藕沤獾髌魇涑銎�。
权利要求1.一种用于光学位移传感器的波长信号解调系统，其特征在于，包括色敏元件(2)、对数转换线路(3)、A/D转换器(4)、计算解调模块(5)，所述色敏元件(2)的阴极和两个阳极与对数转换线路(3 )连接，色敏元件(2 )接收到光位移传感器(I)的输出的窄带衍射光信号后通过两个阳极输入两路响应电流到对数转换线路(3)，所述对数转换线路(3)和A/D转换器(4 )和计算解调�？�(5 )顺次连接，对数转换线路(3 )对两路响应电流进行处理后输出解调电压至A/D转换器(4)，经由A/D转换器(4)进行模数转换后输入到计算解调�？�(5)进行插值运算，得到位移信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于光学位移传感器的波长信号解调系统，其特征在于，还包括一个温度补偿�？�(6 )，所述温度补偿�？�(6 )位于色敏元件(2 )旁边，用于感应色敏元件(2)的温度变化，并将感应结果输入至对数转换线路(3)进行处理之后，实现温度补偿。
专利摘要本实用新型属于航空飞行控制领域，特别是涉及一种用于光学位移传感器的波长信号解调系统。本实用新型采取方案为本解调系统构成包括色敏元件、对数转换线路、A/D转换器、计算解调�？�。光学位移传感器的输出信号——窄带衍射光输入色敏元件，色敏元件会输出两路响应电流，利用对数放大线路对其进行处理，输出与波长呈线性关系的解调电压，利用A/D转换器将解调电压导入计算解调�？椋扑憧梢缘玫街行牟ǔぜ拔灰菩畔�。本实用新型体积�。亓壳幔藕糯砑虻ィ梢远匀肷涔庑藕沤锌焖傧煊Γ迪指叨灰萍嗖猓杉尤胛露炔钩ハ呗罚掀渌獾鞣桨妇哂懈炕肪呈视π�。
文档编号G01B11/02GK202994094SQ20122066868
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者王东辉, 张兵, 韩志华, 吴忠, 张超, 李秉实, 包艳, 郑普超 申请人:中国航空工业第六一八研究所
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