CN207147415U - 信号细分装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种信号细分装置。该装置包括：信号调整组件，用于获取余弦信号和正弦信号，并对余弦信号和正弦信号进行信号调整；模数转换器，用于对调整后的余弦信号和正弦信号进行模数转换处理，生成第一数字信号和第二数字信号；处理组件，用于获取第一数字信号和第二数字信号，在第一数字信号和第二数字信号均满足变换输出条件的情况下，发出输出指令；逻辑控制组件，用于基于输出指令产生输出信号；坐标变换组件，用于根据第一数字信号和第二数字信号生成变换方波，并在接收到输出信号的情况下，输出变换方波。本实用新型所提供的信号细分装置，细分速度快、精度高，且细分值可以灵活设置。

Description

信号细分装置

技术领域

本实用新型涉及几何量精密计量领域，尤其涉及一种信号细分装置。

背景技术

在工程技术和科学研究中，人们经常用激光干涉仪等装置测量长度，或者用光栅、容栅等精密测量的传感元件构成的测量装置测量长度。为了实现微纳米级长度测量，必须提高计数的分辨率和准确度，因此需增加长度测量中所涉及的干涉条纹、光栅条纹、容栅条纹的细分数。相关技术中，细分的速度慢、精度低，难以满足实际需求。

实用新型内容

技术问题

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，如何提供一种信号细分装置，以解决信号细分速度慢、精度低的问题。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本实用新型的一实施例，提供了一种信号细分装置，包括：

信号调整组件，用于获取余弦信号和正弦信号，并对所述余弦信号和所述正弦信号进行信号调整；

模数转换器，用于对所述调整后的余弦信号和正弦信号进行模数转换处理，生成第一数字信号和第二数字信号；

处理组件，用于获取所述第一数字信号和所述第二数字信号，在所述第一数字信号和所述第二数字信号均满足变换输出条件的情况下，发出输出指令；

逻辑控制组件，用于基于所述输出指令产生输出信号；

坐标变换组件，用于根据所述第一数字信号和所述第二数字信号生成变换方波，并在接收到输出信号的情况下，输出所述变换方波。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，还包括数模转换器，

所述处理组件，还用于基于所述第一数字信号、所述第二数字信号以及所述变换输出条件生成调整数据；

所述数模转换器，用于对所述调整数据进行数模转换处理，生成调整信号；

所述信号调整组件，还用于基于所述调整信号对所述余弦信号和所述正弦信号进行调整。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述变换输出条件包括：

所述第一数字信号的幅度等于所述第二数字信号的幅度，且所述第一数字信号与所述第二数字信号的相位差为90°。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述逻辑控制组件，还用于生成驱动时钟，以驱动所述模数转换器和所述坐标转换组件。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，还包括：

异步传输接口，用于与终端设备连接，以使所述终端设备通过所述异步传输接口向所述装置发送控制指令，以使所述处理组件执行所述控制指令所对应的动作。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述变换方波包括正弦方波、余弦方波、幅度方波和角度细分方波中的至少一种。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述处理组件包括单片机和嵌入式微处理器中的任一项。

有益效果

本实用新型所提供的信号细分装置，细分速度快、精度高，且细分值可以灵活设置。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。

图1示出根据本实用新型一实施例的信号细分装置的框图；

图2示出根据本实用新型一实施例的信号细分装置的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

图1示出根据本实用新型一实施例的信号细分装置的框图。如图1所示，该信号细分装置可以包括信号调整组件10、模数转换器20、处理组件30、逻辑控制组件40和坐标变换组件50。

其中，信号调整组件10用于获取余弦信号cosθ和正弦信号sinθ，并对余弦信号cosθ和正弦信号sinθ进行信号调整。模数转换器20用于对调整后的余弦信号cosθ和正弦信号sinθ进行模数转换处理，生成第一数字信号和第二数字信号。处理组件30用于获取第一数字信号和第二数字信号，在第一数字信号和第二数字信号均满足变换输出条件的情况下，发出输出指令。逻辑控制组件40用于基于输出指令产生输出信号。坐标变换组件50用于根据第一数字信号和第二数字信号生成变换方波，并在接收到输出信号的情况下，输出变换方波。

作为本实施例的一个示例，信号调整组件还可以获取两路正弦信号或者两路余弦信号，并对获取的两路信号进行调整。信号调整组件所进行的信号调整包括幅度调整、相位调整、信号跟随和信号放大等调整，还可以包括去噪等调整。本领域技术人员可以根据实际需要设置信号调整组件所获取的两路信号以及信号调整所包含的具体内容，本实用新型不作限定。

作为本实施例的一个示例，信号调整组件可以包括信号跟随电路、放大电路、信号幅度调整电路和信号相位调整电路，以通过各电路实现信号调整组件对正弦信号和余弦信号的信号调整过程。可以选取低噪声的电子器件来实现信号调整组件的各电路，这样，可以减少噪声对细分精度的影响，提高细分精度，增加信号细分的具体数值。本领域技术人员可以根据实际需要设置信号调整组件中的各电路，本实用新型对此不作限定。

在本实施例中，模数转换器可以对信号调整组件进行信号调整后的正弦信号和余弦信号进行模数转换，将调整后的正弦信号和余弦信号两路模拟信号转换为第一数字信号和第二数字信号两路数字信号。这样，可以便于坐标变换组件基于第一数字信号和第二数字信号生成变换方波，也有利于处理组件判断第一数字信号和第二数字信号是否满足变换输出条件。并且，模数转换器的位数越大，所获得的信号的细分数越高。应当理解的是，本领域技术人员可以根据信号细分的实际需求设置模数转换器的位数，本实用新型不作限定。

作为本实施例的一个示例，坐标变换组件将接收到的第一数字信号和第二数字信号后，将第一数字信号和第二数字信号分别作为直角坐标系中的纵、横坐标量，并对其进行坐标变换，将其变换为极坐标系中的向量生成变换方波，以使输出的变换方波可以通过极坐标系中的向量表示。坐标变换组件接收的第一数字信号和第二数字信号后，基于第一数字信号和第二数字信号持续生成变换方波，并仅在接收到输出信号的情况下输出变换方波。这样，可以保证输出的变换方波为正常、可用的方波。

本实施例中，处理组件可以通过专用硬件电路实现，也可以通过通用处理硬件(例如CPU、单片机或嵌入式微处理器等)结合可执行逻辑指令实现，以执行处理组件的工作过程，其中，可执行逻辑指令可以基于现有技术手段实现。本实用新型对处理组件的具体实现方式不作限定。处理组件可以与外部控制设备(例如，工业控制计算机等)通过插拔的方式连接在一起，以使外部控制设备可以直接控制处理组件。

在一种可能的实现方式中，处理组件30可以包括单片机和嵌入式微处理器中的任一项。

在一种可能的实现方式中，变换输出条件可以包括第一数字信号的幅度等于第二数字信号的幅度，且第一数字信号与第二数字信号的相位差为90°。

这样，可以保证坐标变换组件可以基于满足变换输出条件的第一数字信号和第二数字信号生成可以用于计数的变换方波。

图2示出根据本实用新型一实施例的信号细分装置的框图。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，该装置还可以包括数模转换器60。处理组件30还用于基于第一数字信号、第二数字信号以及变换输出条件生成调整数据。数模转换器60用于对调整数据进行数模转换处理，生成调整信号。信号调整组件10还用于基于调整信号对余弦信号cosθ和正弦信号sinθ进行调整。

在该实现方式中，处理组件可以将第一数字信号和第二数字信号与变换输出条件相比较，确定第一数字信号、第二数字信号与变换输出条件的差值，并将第一数字信号和第二数字信号与变换输出条件的差值确定为调整数据。

在该实现方式中，变换方波可以作为激光干涉仪，光栅或容栅等测量系统或装置的条纹计数脉冲送入计数器，以用作计数和判向。在送入计数器之前可以利用该装置对正弦信号和余弦信号进行处理，获取所需的变换方波，并确定与正弦信号和余弦信号相对应的调整数据，以保证装置可以持续、稳定、迅速地输出变换方波，进而提高计数和判向的速度。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，逻辑控制组件40还用于生成驱动时钟，以驱动模数转换器20和坐标转换组件50。

在该实现方式中，驱动时钟还可以用于驱动数模转换器等装置的其他组件，对此本实用新型不作限定。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，该装置还可以包括异步传输接口70。异步传输接口70用于与终端设备连接，以使终端设备通过异步传输接口70向信号细分装置发送控制指令，以使处理组件30执行控制指令所对应的动作。

在该实现方式中，异步传输接口可以是RS232接口(异步传输标准接口)等用于异步传输的接口，以使用户可以通过终端设备远程控制信号细分装置。终端设备可以是手机、平板电脑、计算机等设备。

在一种可能的实现方式中，变换方波可以包括正弦方波、余弦方波、幅度方波和角度细分方波中的至少一种。

在该实现方式中，正弦方波和余弦方波可以作为激光干涉仪，光栅或容栅等测量系统或装置的条纹大数计数脉冲送入大数计数器，以用作大数计数和判向。角度细分方波可以作为激光干涉仪、光栅、容栅等测量系统或装置的条纹小数计数脉冲送入小数计数器，以用作小数计数和判向。并且，根据大数计数器和小数计数器的计数值可以获取到高速度细分的值。例如，选用16位模数转换器即可对干涉仪的干涉条纹、正弦信号、余弦信号的5000细分，使干涉仪的相对长度测量的分辨率达到0.1纳米。根据正弦方波、余弦方波或角度细分方波中的任一种，再结合幅度方波可以还原获取到信号调整组件所获取的正弦信号和余弦信号。应当理解的是，本领域技术人员可以根据实际需要设置变换方波，本实用新型不做限定。

需要说明的是，尽管以上述实施例作为示例介绍了信号细分装置如上，但本领域技术人员能够理解，本实用新型应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各组件，只要符合本实用新型的技术方案即可。

本实用新型所提供的信号细分装置，细分速度快、精度高，且细分值可以灵活设置。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种信号细分装置，其特征在于，包括：

信号调整组件，用于获取余弦信号和正弦信号，并对所述余弦信号和所述正弦信号进行信号调整；

模数转换器，用于对所述调整后的余弦信号和正弦信号进行模数转换处理，生成第一数字信号和第二数字信号；

处理组件，用于获取所述第一数字信号和所述第二数字信号，在所述第一数字信号和所述第二数字信号均满足变换输出条件的情况下，发出输出指令；

逻辑控制组件，用于基于所述输出指令产生输出信号；

坐标变换组件，用于根据所述第一数字信号和所述第二数字信号生成变换方波，并在接收到所述输出信号的情况下，输出所述变换方波。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括数模转换器，

所述处理组件，还用于基于所述第一数字信号、所述第二数字信号以及所述变换输出条件生成调整数据；

所述数模转换器，用于对所述调整数据进行数模转换处理，生成调整信号；

所述信号调整组件，还用于基于所述调整信号对所述余弦信号和所述正弦信号进行调整。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述变换输出条件包括：

所述第一数字信号的幅度等于所述第二数字信号的幅度，且所述第一数字信号与所述第二数字信号的相位差为90°。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述逻辑控制组件，还用于生成驱动时钟，以驱动所述模数转换器和所述坐标转换组件。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

异步传输接口，用于与终端设备连接，以使所述终端设备通过所述异步传输接口向所述装置发送控制指令，以使所述处理组件执行所述控制指令所对应的动作。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变换方波包括正弦方波、余弦方波、幅度方波和角度细分方波中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理组件包括单片机和嵌入式微处理器中的任一项。