时，对干涉仪的 准直状态进行在线监测。
[0032] 三路激光检测器探测到的激光干涉信号过零延时检测是使用FPGA完成的，利用 FPGA的高频时钟信号在其内部建立计数器，对激光干涉信号的过零点位置进行计数，实现 过零延时的高精度测量，为干涉仪准直校准提供数据支撑。
[0033] 如图3和图4所示，一种基于过零延时检测的干涉仪准直状态在线监测方法，所述 干涉仪包括激光扩束器、分束器、动镜、定镜以及干涉平面，所述的干涉平面上安装有三路 激光探测器60 6^6。，所述激光探测器6&、60 6。的输出端连接有可编程？?64芯片处理器，其 特征在于：利用FPGA的高频时钟信号在其内部建立计数器CA、C B、Ce，对三路激光检测器6α、 6Β、6 ε探测到的正弦干涉信号A、B、C的过零点位置进行计数，实现过零延时的测量，具体包 括以下步骤：
[0034] (1)由可编程FPGA芯片处理板接收并处理三路激光检测器6Α、6Β、6 ε探测到的正弦 干涉信号A、B、C，并确定正弦干涉信号A、B、C的过零点SA、SB、S c;
[0035] (2)根据可编程FPGA芯片处理器内的高频时钟信号f建立计数器CA、C B、Cc，计数 器CA、CB、C#记录三路激光探测器6 A、6B、6^测到的正弦干涉信号A、B、C过零点时刻信息 的计数器；
[0036] (3)设Tab为激光探测器6 A、6B之间的过零延时，T AC为激光探测器6 A、6C之间的过 零延时，结合高频时钟信号f控制计数器CA、C B、Ce计数：
[0037] 设Tab为激光探测器6 A、6B之间的过零延时，T AC为激光探测器6 A、6C之间的过零延 时，其测量流程如图4所示，其中，f为FPGA系统时钟频率，CA、CB、Ce分别为三路激光干涉 信号的计数器。在每个干涉周期内，计数器(；在S A处开始计数，在下一个S A处停止此次计 数并从新开始下一次计数；计数器(^在S A处开始计数，在下一个S 停止此次计数并从新 开始下一次计数；计数器(^在S A处开始计数，在下一个S ε处停止此次计数并从新开始下一 次计数。
[0038] 每个干涉周期结束后，对计数器的结果进行分析。
[0039] 假定A超前B时过零延时为正值，激光检测器6# 6 B之间过零延时的判据如下：
[0040] 4)如果CB>CA/2,则A滞后B，两者之间的过零延时为（C b-Ca) /f ;
[0041] 5)如果CB〈CA/2,则A超前B，两者之间的过零延时为C B/f ;
[0042] 6)如果Cb= C A/2,则A、B之间无过零延时。
[0043] 假定A超前C时相位差为正值，激光检测器64与6 ε之间过零延时的判据如下：
[0044] 4)如果Cc>CA/2,则A滞后C，两者之间的过零延时为（C c-Ca) /f ;
[0045] 5)如果Cc〈CA/2,则A超前C，两者之间的过零延时为C c/f ;
[0046] 6)如果Cc= C A/2,则A、C之间无过零延时。
[0047] 过零延时测量误差最多为一个标准时钟周期，当采用40MHz的系统时钟时，过零 延时的测量精度优于25ns。
[0048] 该发明提出了一种基于过零延时检测的干涉仪准直状态在线监测方法，设计简 单，操作方便，利用FPGA芯片实现三路激光检测器探测到的干涉信号之间过零延时的高精 度测量，为干涉仪准直状态的快速在线监测提供了一种有效手段，为干涉仪准直校准提供 数据支撑。
【主权项】
1. 一种基于过零延时检测的干涉仪准直状态在线监测方法，所述干涉仪包括激光扩束 器、分束器、动镜、定镜以及干涉平面，所述的干涉平面上安装有三路激光探测器6a、6b、6 c， 所述激光探测器6^68、6。的输出端连接有可编程？?64芯片处理板，其特征在于：利用？卩6八 的高频时钟信号在其内部建立计数器(；、(^、(^，对三路激光检测器60^、6。探测到的正弦干 涉信号A、B、C的过零点位置进行计数，实现过零延时的测量，具体包括以下步骤： ⑴由可编程FPGA芯片处理器接收并处理三路激光检测器6A、6B、6e探测到的正弦干涉 信号A、B、C，并确定正弦干涉信号A、B、C的过零点SA、SB、Sc; (2)利用可编程FPGA芯片处理器内的高频时钟信号f建立计数器CA、CB、Cc，计数器C A、 CB、C#记录三路激光探测器6 A、6B、6^测到的正弦干涉信号A、B、C过零点时刻信息的计 数器； ⑶设Tab为激光探测器6 A、6B之间的过零延时，Tac为激光探测器6 A、6C之间的过零延 时，结合高频时钟信号f控制计数器CA、CB、Ce计数： (a)在单个干涉周期内，计数器(；在S A处开始计数，在下一个S A处停止此次计数并从 新开始下一次计数；计数器(^在S A处开始计数，在下一个S 停止此次计数并从新开始下 一次计数；计数器(^在S A处开始计数，在下一个S ^处停止此次计数并从新开始下一次计 数。 (4)每个干涉周期结束后，对计数器的结果进行分析： (a) 假定正弦干涉信号A超前正弦干涉信号B时过零延时为正值，激光探测器6A与激 光探测器6B之间过零延时的判据如下： 1) 若CB>CA/2,则A滞后B，两者之间的过零延时为（Cb-C a) /f ; 2) 若CB〈CA/2,则A超前B，两者之间的过零延时为CB/f ; 3) 若Cb= C A/2,则A、B之间无过零延时； (b) 假定A超前C时相位差为正值，激光探测器6A与激光探测器6 ε之间过零延时的判 据如下： 1) 若Ce>CA/2,则A滞后C，两者之间的过零延时为（Ce-C A) /f ; 2) 若Ce〈CA/2,则A超前C，两者之间的过零延时为Cc/f ; 3) 若Cc= C A/2,则A、C之间无过零延时。2. 根据权利要求1所述的一种基于过零延时检测的干涉仪准直状态在线监测方法，其 特征在于：所述三路激光检测器6A、6B、6e在干涉平面上的位置构成等腰直角三角形，所述 的激光检测器6A位于干涉平面中心位置P A，所述的激光检测器6B、激光检测器~在干涉平 面上的位置分别为ΡΒ、Ρε，则交度小于激光扩束器扩束后的 激光光斑半径长度，即所述的激光扩束器1将激光扩束后，其光斑可以完全覆盖位于干涉 平面上的三路激光检测器6^化与6 c。3. 根据权利要求1所述的一种基于过零延时检测的干涉仪准直状态在线监测方法，其 特征在于：所述激光扩束器的前方设有同轴的红外光源以及参考的激光光源。
【专利摘要】本发明公开了一种基于过零延时检测的干涉仪准直状态在线监测方法，所述干涉仪包括激光扩束器、分束器、动镜、定镜以及干涉平面，所述的干涉平面上安装有三路激光探测器6A、6B、6C，所述激光探测器6A、6B、6C的输出端连接有可编程FPGA芯片，其特征在于：利用FPGA的高频时钟信号在其内部建立计数器CA、CB、CC，对三路激光检测器6A、6B、6C探测到的正弦干涉信号A、B、C的过零点位置进行计数，实现过零延时的测量，本发明利用干涉平面上的三路激光检测器探测到的干涉信号之间的过零延时来检测干涉仪中动镜与定镜的相互位置关系，设计简单，精度高，为干涉仪失调状态的快速侦测提供了一种有效手段。
【IPC分类】G01J3/45
【公开号】CN105157839
【申请号】CN201510263851
【发明人】金岭, 冯明春, 徐亮, 李胜, 李相贤, 刘文清, 高闽光, 刘建国
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月5日