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測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)結合半導體位置探測器件PSD(Position Sensitive Detection)及現代計算機技術，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。課題實現了光標信號采集模塊及基于數字信號處理器（DSP）的自動測量系統(tǒng)的軟硬件的設計和調試工作，最終研制出了微位移自動測量系統(tǒng)的樣機。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構設計簡單，抗干擾能力強的特點。 本課題的研究內容主要包括以下三個方面： (1)光路設計。設計了專門的縮束準直光路系統(tǒng)，克服了光束經多次反射后產生的畸變，滿足了傳感器系統(tǒng)對激光束質量的要求。 (2)全面研究了位置敏感探測器PSD的特性。首先根據PSD器件的工作原理和相關特點，重點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行了克服；

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