激光束由于其本身固有的優(yōu)良特性,在高精密測量與加工領(lǐng)域中是十分重要的測量手段。但由于各種原因,測量光束本身存在不穩(wěn)定的漂移,嚴(yán)重影響了激光測量的精度。影響激光束漂移的因素主要包括激光器及其固定架的熱變形,測量環(huán)境中的空氣擾動以及光路系統(tǒng)的機械穩(wěn)定性。對漂移形式可以等效的分為角漂與平漂,通過凸透鏡可以實現(xiàn)平漂與角漂的分離檢測。在此基礎(chǔ)上,本文提出了基于PZT（壓電陶瓷）的主動抑制測量光束角漂的方法,基于Labview與MATLAB分析了執(zhí)行器的動態(tài)特性,得到了其傳遞函數(shù),最后搭建實驗平臺,實現(xiàn)了對測量光束角漂的抑制。首先,針對于實驗中測得的數(shù)據(jù)存在大量高頻噪聲問題,進(jìn)行了頻譜分析,發(fā)現(xiàn)高頻噪聲集中在10HZ以上�；诖�,本文進(jìn)行了數(shù)字濾波器的設(shè)計,應(yīng)用橢圓濾波器和滑動均值濾波器后,實驗中測得的數(shù)據(jù)的噪聲得到了大幅下降。然后,基于PZT控制反射鏡的俯仰角以及擺偏角,運用齊次變換法,建立了PZT伸縮量與反射光線的方向向量之間的數(shù)學(xué)模型。設(shè)計并加工出PZT調(diào)整反射鏡的執(zhí)行機構(gòu)裝置,并對該執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行了標(biāo)定實驗。接著,將執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)簡化為PZT系統(tǒng)與調(diào)整架系統(tǒng)的串聯(lián)。分別分析了PZT系統(tǒng)與調(diào)整架... 

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 測量光束漂移抑制技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 干涉/衍射法
        1.2.2 雙光束法
        1.2.3 差分補償法
        1.2.4 單模光纖法
        1.2.5 共路光補償法
        1.2.6 反饋控制法
        1.2.7 自適應(yīng)補償法
        1.2.8 參數(shù)模型法
    1.3 激光測量光束的方向偏轉(zhuǎn)執(zhí)行器的研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題的主要內(nèi)容及其來源
2 激光光束漂移測量與補償系統(tǒng)研究
    2.1 激光束漂移產(chǎn)生的原因
        2.1.1 激光器自身熱漂移
        2.1.2 空氣折射率變化引起的漂移
        2.1.3 大氣湍流引起的漂移
    2.2 激光束漂移量檢測原理及其分類
        2.2.1 光電檢測原理
        2.2.2 光束漂移形式
        2.2.3 光束漂移分離檢測方法
    2.3 激光測量光束的漂移抑制系統(tǒng)的組成
    2.4 本章小結(jié)
3 數(shù)字濾波器設(shè)計
    3.1 數(shù)字濾波器設(shè)計
        3.1.1 雙線性變換法
        3.1.2 離散時間巴特沃斯、切比雪夫和橢圓濾波器
    3.2 滑動平均濾波設(shè)計
    3.3 本章小結(jié)
4 基于壓電陶瓷PZT的角漂抑制執(zhí)行器設(shè)計
    4.1 反射鏡空間姿態(tài)調(diào)整的數(shù)學(xué)模型建立
    4.2 PZT調(diào)整架的動態(tài)特性分析
        4.2.1 PZT特性分析
        4.2.2 調(diào)整架動態(tài)特性分析
    4.3 PID控制系統(tǒng)實現(xiàn)及其參數(shù)整定
        4.3.1 PID閉環(huán)控制算法子程序
        4.3.2 基于繼電反饋的PID參數(shù)整定
    4.4 控制系統(tǒng)中的軟件實現(xiàn)
    4.5 本章小結(jié)
5 漂移抑制實驗搭建及實驗結(jié)果與分析
    5.1 PZT調(diào)整架的封裝
    5.2 總體實驗光路裝置
    5.3 QPD的標(biāo)定
        5.3.1 QPD2的角度標(biāo)定
        5.3.2 QPD3的直線度標(biāo)定
        5.3.3 QPD1的角度標(biāo)定
    5.4 角漂抑制實驗結(jié)果及分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
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[3]大視場光電準(zhǔn)直儀的準(zhǔn)直測量精度研究[D]. 白建明.西安電子科技大學(xué) 2010
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本文編號：3680606