基于LD自混合干涉的微位移測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、自混合干涉技術(shù)是最近興起的一項(xiàng)精密測(cè)量技術(shù)，因其系統(tǒng)不僅具有傳統(tǒng)干涉技術(shù)的高靈敏性、高精度型，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易準(zhǔn)直。以LD為光源的自混合干涉儀更是解決了傳統(tǒng)氣體激光器尺寸龐大、光路復(fù)雜且價(jià)格昂貴等問(wèn)題。因此該技術(shù)具有良好的發(fā)展前景。
　　自混合干涉的優(yōu)勢(shì)在于幾何傳感測(cè)量。本文也是將其應(yīng)用于微位移檢測(cè)，其檢測(cè)精度可達(dá)到微米級(jí)。文章首先闡述了自混合干涉技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展情況，并利用三鏡F-P腔和速率方程兩種方法對(duì)自混合干涉數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了

2、推導(dǎo)。重點(diǎn)對(duì)在適度反饋條件下利用條紋計(jì)數(shù)法進(jìn)行結(jié)果測(cè)量的系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析。
　　全文從系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)到軟、硬件系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行了詳細(xì)的陳述。為了達(dá)到更快的處理速度與更精確的結(jié)果，外圍電路的核心并沒有使用傳統(tǒng)的單片機(jī)或其他 MCU，而是選用的FPGA芯片作為CPU，F(xiàn)PGA不僅工作頻率高，而且使用靈活功能強(qiáng)大，尤其是對(duì)于高頻數(shù)字信號(hào)的處理有著非常大的優(yōu)勢(shì)。配合以ADC、濾波電路、信號(hào)調(diào)理電路等組成了一整套的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在理論

3、上測(cè)量精度可達(dá)到半個(gè)波長(zhǎng)(0.39μm)，測(cè)量范圍20mm。
　　為了提高自混合干涉信號(hào)處理的精度，本文在原有的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)光斑跟蹤伺服環(huán)路系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè) PD所接受光信號(hào)的強(qiáng)弱，并通PID控制微調(diào)透鏡位置，使得PD接受到的光信號(hào)保持最強(qiáng)，大大降低了的信號(hào)衰減。PID控制部分仍然使用的是 FPGA作為處理器，基于FPGA的數(shù)字化PID控制較以往的模擬PID控制相比，在其靈活性和參數(shù)整定上都有了較大的提高，同時(shí)也充分的利

4、用了FPGA的資源，使得外圍數(shù)字電路大大縮減，有利于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)。
　　在軟件的構(gòu)建中，采用VB平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，大大縮短了開發(fā)周期，同時(shí)能很好的實(shí)現(xiàn)用戶自定義功能，生成友好的用戶界面。以FPGA作為下位機(jī)，PC與FPGA之間使用串行通信協(xié)議RS-232通信，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與FPGA的實(shí)時(shí)通信，該上位機(jī)程序不僅可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量結(jié)果的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)還能顯示極值、平均值，保存數(shù)據(jù)等功能，并將結(jié)果的變化情況以繪制成虛線以方便觀察其