光譜共焦位移傳感器研究與設(shè)計.pdf

1、光譜共焦位移傳感器是一種新型的具有超高精度和超高穩(wěn)定性的光電位移傳感器，代表了先進位移傳感器的發(fā)展方向，并在工業(yè)、醫(yī)療等許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是目前國內(nèi)還沒有相應(yīng)的產(chǎn)品出現(xiàn)，相關(guān)文獻也較少。本課題從光譜共焦位移傳感器的原理出發(fā)，設(shè)計并搭建了一套完整的基于白光LED和光纖耦合器式的光譜共焦位移測量系統(tǒng)，可以滿足一定的位移測量需求。
　　在光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計過程中，分析了色散物鏡、光纖耦合器和光譜儀中各參數(shù)對系統(tǒng)性能造成的影響，并通過

2、ZEMAX光學(xué)仿真軟件確定了較優(yōu)的色散物鏡和光譜儀的分光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。同時根據(jù)色散物鏡的成像情況，對不同光纖纖芯直徑下的共焦曲線進行了計算，為光纖耦合器的選擇提供了依據(jù)。
　　在處理光譜信息的過程中，分析了暗信號、光源光譜光強分布不均勻、隨機噪聲和峰值波長提取算法等因素對譜峰定位精度造成的影響，對相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理算法進行了比較，確定了較優(yōu)的譜峰定位方法。并通過多項式擬合算法得到了準(zhǔn)確、穩(wěn)定的峰值波長與被測物位置間的對應(yīng)關(guān)系。