雙縱模He-Ne激光器數(shù)字穩(wěn)頻技術(shù)的研究.pdf

1、由于精密加工技術(shù)的發(fā)展,激光干涉儀不但要有很高的測(cè)量精度,而且要滿足測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)機(jī)械的要求。基于雙縱模穩(wěn)頻方法的激光光源具有穩(wěn)頻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,頻差大,抗干擾能力強(qiáng),頻率復(fù)現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于高速超精密雙頻激光干涉測(cè)量中。本文闡述了雙縱模穩(wěn)頻技術(shù)的原理,分析了引起頻率漂移的因素,根據(jù)其穩(wěn)頻特點(diǎn)設(shè)計(jì)了相應(yīng)穩(wěn)頻方案和實(shí)施策略,并針對(duì)傳統(tǒng)激光穩(wěn)頻系統(tǒng)中,控制算法調(diào)試工作繁瑣,預(yù)熱時(shí)間較長(zhǎng),模擬控制器參數(shù)調(diào)整困難等問(wèn)題采取了一系列針對(duì)性措施,設(shè)計(jì)和

2、實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)頻數(shù)字主控制器和雙縱模穩(wěn)頻激光器預(yù)熱及穩(wěn)頻控制算法。主要完成了以下工作：(1)根據(jù)雙縱模穩(wěn)頻方案要求,設(shè)計(jì)了基于DSP的數(shù)字主控制器,具有優(yōu)于16位的高精度模擬量輸入輸出接口,實(shí)現(xiàn)了溫度、光功率差高精度采集,及控制信號(hào)的高精度輸出,并結(jié)合RS232總線實(shí)現(xiàn)了激光器狀態(tài)的實(shí)時(shí)輸出功能；(2)設(shè)計(jì)了基于UC/OS-II的數(shù)字主控制器操作系統(tǒng),方便靈活地實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)頻激光器控制過(guò)程的任務(wù)建立和多任務(wù)切換,建立了人機(jī)對(duì)話功能,可在線調(diào)試穩(wěn)頻

3、算法相關(guān)參數(shù),有利于較復(fù)雜穩(wěn)頻控制算法的調(diào)試運(yùn)行；(3)設(shè)計(jì)了基于鉑電阻傳感器的溫度監(jiān)測(cè)電路,電路選用高性能的放大器和精密電阻結(jié)合三線制電橋?qū)崿F(xiàn)了溫度的高精度精密測(cè)量,為以溫度為反饋量的預(yù)熱穩(wěn)頻技術(shù)提供了可靠的保障；(4)以雙縱模熱穩(wěn)頻物理結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),分析了系統(tǒng)預(yù)熱和穩(wěn)頻階段理論模型和傳遞函數(shù),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了階躍辨識(shí),得到諧振腔預(yù)熱控制的模型參數(shù)和穩(wěn)頻控制的模型參數(shù)；(5)根據(jù)辨識(shí)結(jié)果和控制目標(biāo),設(shè)計(jì)了基于PFC的預(yù)熱算法和基于Smit