納米光柵傳感器光電系統(tǒng)研究.pdf

1、計量科學技術的水平集中體現(xiàn)了一個國家科技發(fā)展的水平,納米測量技術與儀器是納米科學和技術的一個重要分支,由于多種原因,我國納米測量技術的研究相對于西方發(fā)達國家要落后,這直接影響到我國高新技術的進一步發(fā)展。針對我國國情,研制大量程、納米級分辨力的位移測量系統(tǒng),對于打破大量程納米級位移測量領域由國外產(chǎn)品壟斷的局面,進一步提高我國機械加工制造業(yè)的水平,對我國國民經(jīng)濟以及國防工業(yè)的發(fā)展具有積極而深遠的意義。因此,尋求一種低成本、高分辨力、大行程、

2、且容易操作的位移傳感器,是非常有研究價值的。
　　本文提出的一種新型光柵位移傳感器光學結(jié)構(gòu),它以透射式光柵尺為主要組成元件,基于干涉原理,采用標尺光柵和指示光柵產(chǎn)生的衍射光,經(jīng)過一系列的光學元器件重組進而產(chǎn)生干涉,在接收面上形成兩束二次莫爾條紋,用CCD傳感器將光強轉(zhuǎn)化成電信號,通過信號處理和邏輯計數(shù),就構(gòu)成一基本光柵傳感器。與以前光柵傳感器相比,光柵的柵距是此傳感器的主要測量精度基準,用電子細分電路和軟件對信號進行細分,只要對莫

3、爾條紋進行計數(shù),達到納米精度要求的原則下大大提高了測量行程,同時也降低了成本和環(huán)境因素對分辨力的影響。
　　針對上述新型光學結(jié)構(gòu),本課題采用光學軟件LightTools對光學讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)進行了仿真實驗,驗證了該結(jié)構(gòu)光路可行性,并獲得一種莫爾條紋光強能量分布。
　　在電子細分上,采用任意相位差條紋信號計數(shù)細分法,對兩路信號的交點進行動態(tài)跟蹤,根據(jù)信號采樣點所處的區(qū)段進行辨向、計數(shù)和細分,可消除兩路信號偏離正交態(tài)時對計數(shù)和細分的影