基于PSD的微小位移測量系統(tǒng)研究.pdf

1、本文介紹一種新型的納米精度光學(xué)測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合半導(dǎo)體位置探測器件PSD(Position Sensitive Detection)及現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)，利用激光在兩平面鏡間多次反射，將與測量鏡相連的被測物的納米量級位移放大到PSD能夠分辨出的微米量級的位移，從而利用相對低精度的手段完成高精度的測量。課題實現(xiàn)了光標(biāo)信號采集模塊及基于數(shù)字信號處理器（DSP）的自動測量系統(tǒng)的軟硬件的設(shè)計和調(diào)試工作，最終研制出了微位移自動測量系統(tǒng)的樣機(jī)。通過大

2、量實驗表明，該系統(tǒng)與常用的微位移測量儀相比具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。 本課題的研究內(nèi)容主要包括以下三個方面： (1)光路設(shè)計。設(shè)計了專門的縮束準(zhǔn)直光路系統(tǒng)，克服了光束經(jīng)多次反射后產(chǎn)生的畸變，滿足了傳感器系統(tǒng)對激光束質(zhì)量的要求。 (2)全面研究了位置敏感探測器PSD的特性。首先根據(jù)PSD器件的工作原理和相關(guān)特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了各種干擾因素對PSD檢測精度的影響和誤差的來源，并在實際使用過程中進(jìn)行了克服；

3、并利用現(xiàn)有的設(shè)備對PSD的非線性誤差修正進(jìn)行了理論分析和實驗研究，取得了良好的效果。 (3)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的設(shè)計。根據(jù)課題需要，利用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)構(gòu)建了微位移信號的數(shù)據(jù)采集和信號處理的軟硬件系統(tǒng)?，F(xiàn)已完成了整個系統(tǒng)的硬件電路和處理軟件的設(shè)計和調(diào)試工作。 最后指出影響系統(tǒng)精度的誤差源，并提出減小或補(bǔ)償相應(yīng)誤差的方法，并采用與電容測微儀比對的方法對該系統(tǒng)進(jìn)行檢測，在獲取大量測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用線性回歸的方法對測