1.一种激光干涉信号直流偏置漂移相位误差补偿方法,其特征在于:
1)激光干涉仪的参考信号和测量信号经信号放大滤波预处理,然后转换为数字信号;
2)将参考信号和测量信号的数字信号依次通过插值滤波、过零仲裁后和相位计数后,采集获得特定时钟计数;
3)根据特定时钟计数进行计算获得计数误差,用计数误差计算获得补偿的相位差。
2.根据权利要求1所述的一种激光干涉信号直流偏置漂移相位误差补偿方法,其特征在于:
所述步骤2)中的特定时钟计数具体是包括在相位计数后测得的参考信号和测量信号正半周期内和负半周期内的高频时钟数为Nr+、Nr-和Nm+、Nm-以及参考信号和测量信号正向过零点之间的高频时钟数为N。
3.根据权利要求1所述的一种激光干涉信号直流偏置漂移相位误差补偿方法,其特征在于:所述步骤3)具体为:先通过以下公式求得直流偏置漂移引起的参考信号和测量信号正向过零点之间的计数误差为:
其中,Nr+、Nr-分别表示参考信号在正半周期内和负半周期内的高频时钟数,Nm+、Nm-分别表示测量信号在正半周期内和负半周期内的高频时钟数;
然后采用以下公式计算得到补偿直流偏置漂移相位误差后的参考信号和测量信号之间的相位差为:
其中,NC表示计数误差。
4.用于实施权利要求1所述方法的一种激光干涉信号直流偏置漂移相位误差补偿装置,其特征在于:包括第一光电探测器(1)、信号预处理模块(2)、高速模数转换模块(3)、第一CIC插值滤波模块(4)、第一过零仲裁模块(5)、相位计数模块(6)、第二光电探测器(7)、时钟模块(8)、第二CIC插值滤波模块(9)、第二过零仲裁模块(10)和相位差计算模块(11),第一光电探测器(1)和第二光电探测器(7)均经信号预处理模块(2)连接到高速模数转换模块(3)的输入端,高速模数转换模块(3)的输出端连接到FPGA芯片中;
FPGA芯片内设有第一CIC插值滤波模块(4)、第一过零仲裁模块(5)、相位计数模块(6)、第二光电探测器(7)、时钟模块(8)、第二CIC插值滤波模块(9)、第二过零仲裁模块(10)和相位差计算模块(11),高速模数转换模块(3)的一个输出端依次经第一CIC插值滤波模块(4)、第一过零仲裁模块(5)后连接到相位计数模块(6)中,高速模数转换模块(3)的另一个输出端依次经第二CIC插值滤波模块(9)、第二过零仲裁模块(10)后连接到相位计数模块(6)中,相位计数模块(6)输出端与相位差计算模块(11)连接,由相位差计算模块(11)输出相位差补偿结果;时钟模块(8)分别与高速模数转换模块(3)、第一CIC插值滤波模块(4)、相位计数模块(6)、第二CIC插值滤波模块(9)连接发送高频时钟信号。
5.根据权利要求4所述的一种激光干涉信号直流偏置漂移相位误差补偿装置,其特征在于:由第一光电探测器(1)和第二光电探测器(7)探测到激光外差干涉仪的参考信号和测量信号,经过信号预处理电路(2)进行滤波放大,滤波放大后两路信号经高速模数转换模块(3)采集转换为数字信号;
经模数转换后的参考信号依次经第一CIC插值滤波模块(4)插值滤波和第一过零仲裁模块(5)过零仲裁后,产生参考信号的正向过零触发信号和负向过零触发信号,并送至相位计数模块(6);
经模数转换后的测量信号依次经第二CIC插值滤波模块(9)插值滤波和第二过零仲裁模块(10)过零仲裁后,产生测量信号的正向过零触发信号和负向过零触发信号,并送至相位计数模块(6)。
6.根据权利要求4所述的一种激光干涉信号直流偏置漂移相位误差补偿装置,其特征在于:所述的时钟模块(8)向高速模数转换模块(3)提供125MHz的时钟信号触发高速模数转换模块(3)工作,同时向第一CIC插值滤波模块(4)和第二CIC插值滤波模块(9)提供250MHz的时钟信号,同时向相位计数模块(6)提供500MHz的高频时钟信号。