面向空间激光干涉的多通道相位测量系统

摘要

空间引力波探测激光干涉系统由多路干涉仪组成,涉及到多组干涉信号的相位采集和读出,多通道相位测量系统是空间激光干涉的关键核心技术之一.本文从太极计划及其地基激光干涉实验需求入手,设计、搭建并测试了多通道相位测量系统.首先,给出多通道相位测量系统的软硬件设计,包括硬件架构设计、数字锁相环测相算法、软件架构设计等.其次,对多通道相位计进行时域功能测试,包括相位准确度和线性度.测试结果表明多通道相位测量系统在不同工况下的动静态相位线性度和准确度良好.最终,对多通道相位计进行不同通道、不同频率、不同幅值下的频域噪声测试.测试结果还表明本文设计的多通道相位计,在0.1 mHz～1 Hz频段内,相位噪声水平均优于2πμtrad/√Hz;不同通道之间具有很好的一致性,由通道差异或ADC芯片差异引入的相位噪声在目标频段内可以忽略不计;对于频率在5-25 MHz之间的任意干涉信号,相位计在目标频段内均满足需求.因此,该多通道相位测量系统满足空间引力波探测及地基干涉实验的需求.