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

1、自混合干涉技術(shù)是最近興起的一項精密測量技術(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)雜且價格昂貴等問題。因此該技術(shù)具有良好的發(fā)展前景。
　　自混合干涉的優(yōu)勢在于幾何傳感測量。本文也是將其應(yīng)用于微位移檢測，其檢測精度可達到微米級。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自混合干涉數(shù)學(xué)模型進行了

2、推導(dǎo)。重點對在適度反饋條件下利用條紋計數(shù)法進行結(jié)果測量的系統(tǒng)進行了理論分析。
　　全文從系統(tǒng)的總體設(shè)計到軟、硬件系統(tǒng)的構(gòu)建進行了詳細的陳述。為了達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大，尤其是對于高頻數(shù)字信號的處理有著非常大的優(yōu)勢。配合以ADC、濾波電路、信號調(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、上測量精度可達到半個波長(0.39μm)，測量范圍20mm。
　　為了提高自混合干涉信號處理的精度，本文在原有的基礎(chǔ)上設(shè)計了一個光斑跟蹤伺服環(huán)路系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動檢測 PD所接受光信號的強弱，并通PID控制微調(diào)透鏡位置，使得PD接受到的光信號保持最強，大大降低了的信號衰減。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。
　　在軟件的構(gòu)建中，采用VB平臺進行開發(fā)，大大縮短了開發(fā)周期，同時能很好的實現(xiàn)用戶自定義功能，生成友好的用戶界面。以FPGA作為下位機，PC與FPGA之間使用串行通信協(xié)議RS-232通信，實現(xiàn)了計算機與FPGA的實時通信，該上位機程序不僅可以實現(xiàn)計算機對測量結(jié)果的實時監(jiān)控，同時還能顯示極值、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