[其他]一種高精度實時減法器

無效

• 申請號: 85205335
• 申請日: 1985-12-16
• 公開（公告）號: CN85205335U
• 公開（公告）日: 1988-11-16
• 發明（設計）人: 丁籍平;李懷珠;游江南
• 申請（專利權）人: 北京科學儀器廠
• 主分類號: G06F7/50
• 分類號: G06F7/50
• 代理公司: 北京儀器儀表專利事務所
• 代理人: 朱成蓉

本實用新型是位于雙頻激光干涉儀中的一種高精度實時減法器，用于直流－－交流計數系統中作信號處理。

目前已有技術中常采用下述兩種方法：一種是利用放大后的正弦信號轉換為脈沖，以兩個計數器分別對測量信號和參考信號計數，再以3－5毫秒的間隔將數據采樣，送給計算機做減法運算。其典型代表為美國HP公司的5526A型雙頻激光干涉儀。另一種是將兩個正弦信號變換為脈沖后，對它們作同步處理和寬度處理，用組合邏輯電路對消掉兩者同時出現的脈沖，把余下的脈沖送去計數求得差值，如我國清華大學、計量科學院研制的雙頻激光干涉信儀所采用的方法。這兩種方法的缺點，第一種是實時性不好，不能做動態測量，第二種方法的缺點是，可靠性差，在有干擾的環境中，如生產現場，容易產生錯誤。且動態測量時仍有不均勻誤差。這兩種方法同時還存在著線路復雜，制作困難，成本高，不利於設備技術更新的缺點。

本實用新型為了克服以上缺點作了改進，保留了交流放大的優點，采用模擬乘法器對測量信號和參考信號進行大信號混頻，用低通濾波器，邏輯相關濾波器進行抗干擾處理，抑制混頻產生的諧波干擾，求得差頻。

圖1，高精度實時減法器空間位置示意圖。

圖2，高精度實時減法器總體結構原理方框圖。

圖3，移相器電路實例圖。

圖4，模擬乘法器實例圖。

圖5，邏輯相關濾波器及相應的波形圖實例。

圖6，誤碼報警器實例。

下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明：

圖1.為高精度實時減法器空間位置示意圖，（1）是被測物體，（2）是高精度實時減法器，（3）是雙頻激光干涉儀，（4）是雙頻激光測量頭。

本實用新型的工作原理及要點參見附圖2，高精度實時減法器由模擬乘法器、移相器、低通濾波器、施密特觸發器、邏輯相關濾波器、方向判別器、誤碼報警器組成總體結構。從圖2總體結構原理方框圖中可以見到：參考信號通過移相器（2）分成頻率為fR，位相差為90°，也可以是0°－180°中某一角度的兩個正弦信號。它們分別與頻率為fM的正弦測量信號在模擬乘法器（1），（3）上混頻，混頻后得到的差頻為Δf，它等于測量信號fM減去參考信號fR即：Δf＝fM－fR，位相仍差90°或相應的0°－180°中某一角度的正弦信號。而移相器（2）可以是已有技術RC移相器，電感移相器，電容旋轉移相器或偏振片移相器。參考信號的移相范圍可在0°－180°之間，兩個信號之間的位相差以90°為最佳，允許信噪比接近1：1。當位相差偏離90°時，允許信噪比相應提高。混頻后得到的差頻Δf包含著信號里原有的干擾、噪聲及混頻時產生的諧波干擾及噪聲成份。再通過兩個低通濾波器（4），（5）來抑制高頻干擾及噪聲，經過兩個施密特觸發器（6），（7）把含有剩余干擾、噪聲的信號變換為含有干擾脈沖的矩形波a、a，b、b經過邏輯相關濾波器（8），最后消除掉信號中的干擾脈沖，在邏輯相關濾波器的輸出端上得到四個位相依次差90°，也可以是0°－180°中某一角度的矩形波A，B，A，B，（9）為常見的方向判別器，（10）為誤碼報警器。

圖3，為移相電路實施例：

fR為輸入信號，fR₁，fR₂為輸出信號，當 1/(2πRc) ＝fR時，fR₁與fR₂為幅度相等，位相差90°的兩個正弦信號。

圖4，模擬乘法器，fM，fR為輸入信號，Δf₁，Δf₂為輸出信號，L，C，2C，Rf組成低通濾波器。模擬乘法器可以是已有技術中的相敏檢波器，環形調制器，平衡調制器等類似電路。

圖5，邏輯相關濾波器及相應的波形圖實施例。

圖中差頻Δf₁，Δf₂經過施密特觸發器（6），（7）的輸出端與R、S觸發器的輸入端，相同標號的端子連接，即：a－a，a－a，b－b，b－b相接，施密特觸發器（6），（7）把含有剩余干擾噪聲的信號變換為含有干擾脈沖的矩形波a，a，b，b再經過邏輯相關濾波器（8）得到四個位相依次相差90°，不再含有干擾脈沖的四個矩形波，A，B，A，B，

該實用新型用于雙頻激光干涉儀作信號處理的優點是：

（1）頻帶寬，速度高，保證干涉儀有良好的抗震性能。

（2）實時性好，可用于動態測量和過程監控，沒有動態不均勻誤差。

（3）抗干擾能力強，可靠性高。能實現對干擾、跳模、擋光，超速的誤碼報警。