提出一種多波長(zhǎng)顯微干涉光強(qiáng)一致性的控制方法。將光強(qiáng)可調(diào)的白光LED作為多波長(zhǎng)光源,在顯微干涉光路中加入光強(qiáng)探測(cè)器,將從不同濾光片出射光的光強(qiáng)實(shí)時(shí)反饋到STM32單片機(jī)中,通過(guò)PID（Proportion Integration Differentiation）控制快速調(diào)整LED輸出光強(qiáng),實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)光強(qiáng)的一致性,進(jìn)而得到灰度分布一致的多波長(zhǎng)干涉圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文方法能夠使不同波長(zhǎng)的光強(qiáng)快速準(zhǔn)確地穩(wěn)定在設(shè)定值,將對(duì)應(yīng)的不同波長(zhǎng)干涉圖像對(duì)比度誤差從18%減小到2%。 

【文章來(lái)源】：激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2020,57(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

光強(qiáng)一致性干涉測(cè)量系統(tǒng)原理圖

本文多波長(zhǎng)的獲得方式是利用白光光源和中心波長(zhǎng)不一樣的多種窄帶濾光片組合的方式，該方式可以在不切換光源的情況下得到不同的單波長(zhǎng)光束。白光LED一般具有較寬的光譜范圍，圖2為T(mén)HORLABS公司生產(chǎn)的型號(hào)為L(zhǎng)EDW25E的白光光源光譜圖，該白光光源的波長(zhǎng)范圍為430～660nm。本文選擇的三種濾光片的中心波長(zhǎng)分別為λ1=510nm、λ2=540nm、λ3=640nm。從圖2中可看出，λ3強(qiáng)度范圍最小，以λ3為基準(zhǔn)，通過(guò)調(diào)整光源電壓，使λ1、λ2的強(qiáng)度與λ3一致。這三種波長(zhǎng)的光強(qiáng)差異，會(huì)導(dǎo)致在白光光源位置及輸入電壓固定的情況下，通過(guò)切換不同的波長(zhǎng)濾光片使得所產(chǎn)生的干涉圖像對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)不相同，在CCD上呈現(xiàn)的干涉圖樣的亮暗程度差別很大，造成最終的計(jì)算結(jié)果存在誤差。因此必須保持不同波長(zhǎng)的光強(qiáng)一致性，本文采用光強(qiáng)實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)對(duì)白光經(jīng)濾波片的干涉光光強(qiáng)進(jìn)行控制，以保證不同波長(zhǎng)的光強(qiáng)處于相對(duì)平衡狀態(tài)。2.3 光強(qiáng)控制系統(tǒng)

利用光強(qiáng)傳感器BH1750FVI檢測(cè)出光強(qiáng)，此器件能直接輸出光強(qiáng)值，無(wú)需標(biāo)定。相較于光敏電阻，集成度高的光強(qiáng)傳感器不需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，很大程度上降低了電路的復(fù)雜度[20]。將轉(zhuǎn)換完成后的電信號(hào)輸入到STM32單片機(jī)中，將設(shè)定的光強(qiáng)值r(t）與實(shí)際的光強(qiáng)值y(t）進(jìn)行比較得到偏差e(t），通過(guò)數(shù)字PID控制得出控制量u(t），使數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC）輸出合適的電壓值，進(jìn)而控制LED驅(qū)動(dòng)電路，使每種濾光片出射的光強(qiáng)都能穩(wěn)定到設(shè)定值。觀測(cè)點(diǎn)的光強(qiáng)信息由ATK-0.96OLED顯示模塊進(jìn)行顯示。系統(tǒng)控制框圖如圖3所示。LED的輸入電壓范圍為3.2～5 V,STM32F103RCT6的DAC輸出電壓范圍為0～3.3V。通過(guò)放大電路對(duì)3.3V電壓進(jìn)行放大處理。利用LM317穩(wěn)壓后的最終電壓輸出范圍為1.25～7.85V，最大電流能達(dá)1.5A。通過(guò)控制DAC輸出電壓，可實(shí)現(xiàn)1.25～7.85V電壓連續(xù)可調(diào)，調(diào)整精度為±0.01V，可以滿足使用要求。LED驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3056173