CN114397018A - 可调的光谱纠正系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于干涉仪系统技术领域，具体涉及可调的光谱纠正系统及方法。系统包括摆动装置，摆动驱动装置，控制电路装置，高频工作装置。方法包括S1，输入三角波电流，并判断干涉峰是否居中；若否，则转至步骤S2；S2，启动偏压调节，并判断第一个数据分隔符是A或B；S3，若数据分隔符为A，则确定为上升沿，若摆臂左偏，则加大偏压参数；若摆臂右偏，则减小偏压参数；S4，若数据分隔符为B，则确定为下降沿；若摆臂左偏，则减小偏压参数；若摆臂右偏，则加大偏压参数；S5，当纠偏后的摆臂位置居中，纠偏过程完成。本发明具有既能抵消环境震动，又能针对倾斜地面，调整电流大小，使摆臂居中的特点。
Description
技术领域
本发明属于干涉仪系统技术领域，具体涉及可调的光谱纠正系统及方法。
背景技术
目前，在干涉仪系统中，外部震动或者地面倾斜，会导致摆臂在摆动过程中产生异常，进而导致光谱异常，严重影响光谱性能。
因此，设计一种既能抵消环境震动，又能针对倾斜地面，调整电流大小，使摆臂居中的可调的光谱纠正系统及方法，就显得十分必要。
例如，申请号为CN201320374721.X的中国专利文献描述的一种微型傅里叶变换光谱仪，包括光源、干涉系统，所述干涉系统包括第一分光镜、动镜、固定镜，所述光源射出的光束照射到所述第一分光镜上，所述第一分光镜将光束分成两路，一路照射到动镜，一路照射到固定镜，经动镜与固定镜反射的两束光再反射到第一分光镜上，形成干涉光路，并产生干涉条纹，所述动镜为MEMS微镜，所述固定镜为MEMS微镜或平面镜，固定镜是MEMS微镜时通过产生位移并进行相位调制。虽然精度准确、体积小，但是其缺点在于，当外部震动或者地面倾斜时，无法及时对摆臂在摆动过程中产生的异常进行纠正，会导致光谱异常，严重影响光谱性能。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中，现有干涉仪系统缺乏当外部震动或者地面倾斜时，无法及时对摆臂在摆动过程中产生的异常进行纠正的问题，提供了一种既能抵消环境震动，又能针对倾斜地面，调整电流大小，使摆臂居中的可调的光谱纠正系统及方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
可调的光谱纠正系统，包括：
摆动装置，包括摆臂；
摆动驱动装置，用于通过电压调节对摆臂实现纠偏处理；
控制电路装置，内含控制电路，用于对摆动装置进行运作控制；
高频工作装置，用于通电后不断产生震动。
作为优选，所述摆动驱动装置位于摆臂上；所述摆动驱动装置包括通电线圈、设于通电线圈两侧的永磁铁和设于通电线圈上方的驱动电路；所述驱动电路与通电线圈电连接。
作为优选，所述高频工作装置包括设于摆臂两侧的磁铁和高频通电线圈；位于同一侧的磁铁和高频通电线圈位置相对应。
本发明还提供了可调的光谱纠正方法，包括如下步骤：
S1，对摆动驱动装置中的通电线圈输入三角波电流，并判断三角波电流数据信号的干涉峰是否居中；若是，则无需对通电线圈进行偏压调节；若否，则转至步骤S2；
S2，启动偏压调节，并判断第一个数据分隔符是A或B；
其中，分隔符A表示三角波上升沿摆臂从左边摆动到右边，完成的一个采样周期；分隔符B表示三角波下降沿摆臂从右边摆动到左边，完成的一个采样周期；
S3，若数据分隔符为A，则确定为上升沿，并判断摆臂是左偏或右偏；若摆臂左偏，则加大偏压参数；若摆臂右偏，则减小偏压参数；若数据分隔符为B则转至步骤S4；
S4，数据分隔符为B，确定为下降沿，并判断摆臂是左偏或右偏；若摆臂左偏，则减小偏压参数；若摆臂右偏，则加大偏压参数；
S5，当纠偏后的摆臂位置居中，纠偏过程完成。
作为优选，可调的光谱纠正方法还包括如下步骤：
S6，完成步骤S1至步骤S5后，对高频工作装置中的高频通电线圈输入电流，并产生震动。
作为优选，所述高频通电线圈的频率设置范围为1Hz-100Hz。
作为优选，所述偏压参数的范围为0-5V。
作为优选，所述偏压参数的基准数值为2.5V。
本发明与现有技术相比，有益效果是：(1)本发明设计一组磁场强度可调，磁场方向可变的校准系统，用于在微小震动场合，以很高的频率，微弱的电流，不断产生震动，来抵消环境微小震动以及用于对于倾斜地面，通过判断切斜方向，调整电流大小，使摆臂居中；(2)本发明具有既能抵消环境震动，又能针对倾斜地面，调整电流大小，使摆臂居中的特点。
附图说明
图1为本发明中可调的光谱纠正系统的一种结构示意图；
图2为本发明中可调的光谱纠正系统的一种俯视图；
图3为图1中C处的一种结构示意图；
图4为图1中D处的一种结构示意图；
图5为本发明中可调的光谱纠正方法的一种流程图；
图6为本发明中数据分隔符判断的一种示意图；
图7为本发明中配置电压随频率变化的一种示意图。
图中：摆动装置1、摆动驱动装置2、控制电路装置3、摆臂4、通电线圈5、永磁铁6、驱动电路7、磁铁8、高频通电线圈9。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
实施例1：
如图1和图2所示的可调的光谱纠正系统，包括：
摆动装置1，包括摆臂4；
摆动驱动装置2，用于通过电压调节对摆臂实现纠偏处理；
控制电路装置3，内含控制电路，用于对摆动装置进行运作控制；
高频工作装置，用于通电后不断产生震动。
进一步的，如图3所示，所述摆动驱动装置位于摆臂上；所述摆动驱动装置包括通电线圈5、设于通电线圈两侧的永磁铁6设于通电线圈上方的驱动电路7；所述驱动电路与通电线圈电连接。通过通电线圈不断切换电流方向，产生磁场以抵消摆动异常情况，又由于摆臂上面装有永磁铁，从而带动摆臂左右摆动。
进一步的，如图4所示，所述高频工作装置包括设于摆臂两侧的磁铁8和高频通电线圈9；位于同一侧的磁铁和高频通电线圈位置相对应。在微小震动场合，让高频通电线圈以很高的频率，微弱的电流，不断产生震动，来抵消环境微小震动。
基于实施例1，如图5所示，本发明还提供了可调的光谱纠正方法，包括如下步骤：
S1，对摆动驱动装置中的通电线圈输入三角波电流，并判断三角波电流数据信号的干涉峰是否居中；若是，则无需对通电线圈进行偏压调节；若否，则转至步骤S2；
S2，启动偏压调节，并判断第一个数据分隔符是A或B；
其中，分隔符A表示三角波上升沿摆臂从左边摆动到右边，完成的一个采样周期；分隔符B表示三角波下降沿摆臂从右边摆动到左边，完成的一个采样周期；
根据三角波上升沿，下降沿判断摆臂左边摆动还是右边摆动，其中三角波由单片机推出，因此是已知的。
S3，若数据分隔符为A，则确定为上升沿，并判断摆臂是左偏或右偏；若摆臂左偏，则加大偏压参数；若摆臂右偏，则减小偏压参数；若数据分隔符为B则转至步骤S4；
S4，数据分隔符为B，确定为下降沿，并判断摆臂是左偏或右偏；若摆臂左偏，则减小偏压参数；若摆臂右偏，则加大偏压参数；
S5，当纠偏后的摆臂位置居中，纠偏过程完成。
其中，数据主峰偏离预定区间，首先根据分隔符判断是上升沿还是下降沿，从而知道是往那边摆动时产生的偏移。根据反馈逻辑给上位机推正值或者负值，从而加大或者减小偏压。
进一步的，可调的光谱纠正方法还包括如下步骤：
S6，完成步骤S1至步骤S5后，对高频工作装置中的高频通电线圈输入电流，并产生震动。
步骤S6用于抵消环境微小震动。
进一步的，所述高频通电线圈的频率设置范围为1Hz-100Hz。两侧的高频通电线圈频率1Hz-100Hz可设置，主要用于消除环境微小震动。当抵消倾斜力后，装在摆臂上的线圈，可设置电流的改变频率及幅值，产生一个很高频率(100Hz)的微小震动，抵消环境震动。
进一步的，所述偏压参数的范围为0-5V。
进一步的，所述偏压参数的基准数值为2.5V。
如图7所示，通电线圈产生三角波，三角波输出0-5V的偏置电压，可调，正常情况2.5V是零点，峰值0.8V到2.5V之间可调，用于调节电流大小，同时频率在0.8V到5V可设置，用于改变变换频率。
图7中，2.5V为偏置基准，正常情况下2.5V的时候，图6的信号峰位置在两个分隔符中间，因其他因素震动或者倾斜情况下导致峰不居中，触发纠偏功能后，可自动调节此参数。
纠偏的参数的具体过程如下：
根据偏离区间幅值大小，设计对应的偏压步距。偏移区间200点以内，偏压步距0.1；偏移200-500，步距0.2；偏移500点以上，步距0.3，直至回归正常区间，停止增加或减小偏压。
数据点数恒定在5500-6500范围之间。(中间值2750-3250之间)
2500-3500点位范围内，认为干涉峰在范围内，无需纠偏。
如图6所示，判断数据分隔符，确定上升沿还是下降沿：
情况1，如上升沿，峰往左边了，则乘以-1，体现2049位负值；
情况2，如上升沿，峰往右边了，则乘以1，体现2049位正值；
情况3，如下降沿，峰往左边了，则乘以1，体现2049位正值；
情况4，如下降沿，峰往右边了，则乘以-1，体现2049位负值。
上位机收到负值信号，开启纠偏功能，将三角波参数偏压改小，反之，将偏压改大。
正常三角波参数(5Hz，2.5V，0.5V)，参数为固定初始值。
图6主要展示O轴往下部分分隔符，以及信号形状，根据第一个分隔符是A或者B判定是上升沿还是下降沿，根据峰位置，判定是左边偏移了还是右边偏移了。
本发明设计一组磁场强度可调，磁场方向可变的校准系统，用于在微小震动场合，以很高的频率，微弱的电流，不断产生震动，来抵消环境微小震动以及用于对于倾斜地面，通过判断切斜方向，调整电流大小，使摆臂居中；本发明具有既能抵消环境震动，又能针对倾斜地面，调整电流大小，使摆臂居中的特点。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.可调的光谱纠正系统，其特征在于，包括：
摆动装置，包括摆臂；
摆动驱动装置，用于通过电压调节对摆臂实现纠偏处理；
控制电路装置，内含控制电路，用于对摆动装置进行运作控制；
高频工作装置，用于通电后不断产生震动。
2.根据权利要求1所述的可调的光谱纠正系统，其特征在于，所述摆动驱动装置位于摆臂上；所述摆动驱动装置包括通电线圈、设于通电线圈两侧的永磁铁和设于通电线圈上方的驱动电路；所述驱动电路与通电线圈电连接。
3.根据权利要求2所述的可调的光谱纠正系统，其特征在于，所述高频工作装置包括设于摆臂两侧的磁铁和高频通电线圈；位于同一侧的磁铁和高频通电线圈位置相对应。
4.基于权利要求3所述的可调的光谱纠正系统的可调的光谱纠正方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，对摆动驱动装置中的通电线圈输入三角波电流，并判断三角波电流数据信号的干涉峰是否居中；若是，则无需对通电线圈进行偏压调节；若否，则转至步骤S2；
S2，启动偏压调节，并判断第一个数据分隔符是A或B；
其中，分隔符A表示三角波上升沿摆臂从左边摆动到右边，完成的一个采样周期；分隔符B表示三角波下降沿摆臂从右边摆动到左边，完成的一个采样周期；
S3，若数据分隔符为A，则确定为上升沿，并判断摆臂是左偏或右偏；若摆臂左偏，则加大偏压参数；若摆臂右偏，则减小偏压参数；若数据分隔符为B则转至步骤S4；
S4，数据分隔符为B，确定为下降沿，并判断摆臂是左偏或右偏；若摆臂左偏，则减小偏压参数；若摆臂右偏，则加大偏压参数；
S5，当纠偏后的摆臂位置居中，纠偏过程完成。
5.根据权利要求4所述的可调的光谱纠正方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S6，完成步骤S1至步骤S5后，对高频工作装置中的高频通电线圈输入电流，并产生震动。
6.根据权利要求5所述的可调的光谱纠正方法，其特征在于，所述高频通电线圈的频率设置范围为1Hz-100Hz。
7.根据权利要求4所述的可调的光谱纠正方法，其特征在于，所述偏压参数的范围为0-5V。
8.根据权利要求4所述的可调的光谱纠正方法，其特征在于，所述偏压参数的基准数值为2.5V。
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