本文關(guān)鍵詞：基于頻率掃描的絕對距離干涉測量關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：隨著航空航天、船舶工業(yè)、大型裝備制造業(yè)等多個行業(yè)的不斷發(fā)展,大型機械裝備的零件尺寸達到幾百毫米到幾米,對零件裝配的定位精度達到幾十微米以下。在裝配應用中,大多采用激光跟蹤儀進行測量,絕對距離測量技術(shù)是激光跟蹤儀中的重要技術(shù)。本文討論了不同類型的絕對距離激光測距方法及其優(yōu)缺點,并針對基于頻率掃描測量方法的激光干涉絕對距離測量技術(shù)進行了深入的研究與探索,分析了基于頻率掃描法的干涉測量系統(tǒng)的原理及其技術(shù)特點,研制了一種基于頻率掃描的絕對距離干涉測量系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容如下:1)設計一種基于頻率掃描的絕對距離干涉測量系統(tǒng)。針對頻率掃描干涉測量中激光頻率掃描范圍難以直接測量的問題,采用參考干涉儀作為測量基準來避免對頻率掃描范圍的測量。本文對影響測量精度的主要因素進行了分析,在此基礎(chǔ)上設計了高速同步干涉信號采集與處理單元,提出基于干涉相位最小二乘擬合的距離解算方法,設計了參考干涉儀恒溫控制單元,并搭建了實驗平臺,驗證系統(tǒng)整體的性能。2)設計高速同步干涉信號采集與處理單元。由于參考和測量干涉儀的干涉信號的非同步測量會引入測距誤差,需要同步采集參考和測量干涉儀的干涉信號并同步處理同步輸出,實現(xiàn)對干涉相信號的20MHz高速同步采集與高分辨力解算。3)提出基于干涉相位最小二乘擬合的距離解算方法。直接根據(jù)距離計算公式選擇某兩個時刻的相位變化計算被測距離的測量精度較低,且數(shù)據(jù)利用率較低�；趨⒖几缮鎯x與測量干涉儀相位的線性關(guān)系提出基于干涉相位最小二乘擬合的距離解算方法,減小了相位測量誤差對距離測量精度的影響。4)設計參考干涉儀恒溫控制單元抑制材料熱膨脹對參考長度的穩(wěn)定性的影響。參考干涉儀的所有器件固定在金屬底板上,受到溫度影響產(chǎn)生熱膨脹會導致參考長度的穩(wěn)定性變差。設計了基于MSP430單片機和半導體制冷器(TEC)的溫度控制系統(tǒng)。基于上述研究內(nèi)容,搭建了基于頻率掃描的絕對距離干涉測量系統(tǒng),對關(guān)鍵技術(shù)單元和測距系統(tǒng)特性參數(shù)進行了測試,并與UOI-S500單頻干涉儀進行比較。實驗結(jié)果表明:在200mm~1000mm的測量范圍內(nèi),測距系統(tǒng)的重復性Up(k=3)優(yōu)于50μm。
【關(guān)鍵詞】：頻率掃描 絕對距離 干涉 溫度控制 相位解算
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN247
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 絕對距離干涉測量方法9-12
• 1.2.1 多波長干涉測量方法9-10
• 1.2.2 頻率掃描干涉測量方法10-11
• 1.2.3 基于飛秒光學頻率梳的測量方法11-12
• 1.3 研究現(xiàn)狀分析12-14
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 頻率掃描測量原理與關(guān)鍵技術(shù)研究16-33
• 2.1 引言16
• 2.2 頻率掃描測量原理與特性16-18
• 2.2.1 絕對距離測量原理16-17
• 2.2.2 影響測距精度的主要因素17-18
• 2.3 高速同步干涉信號采集與相位測量技術(shù)18-26
• 2.3.1 干涉相位測量技術(shù)19-24
• 2.3.2 干涉信號非線性修正技術(shù)24-26
• 2.4 基于干涉相位最小二乘擬合的距離解算方法26-28
• 2.5 參考干涉儀恒溫控制技術(shù)28-32
• 2.5.1 溫度測量方案設計29-30
• 2.5.2 溫度控制單元設計30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 絕對測距系統(tǒng)方案設計33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 測距系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)33
• 3.3 高速同步干涉信號采集與相位測量單元33-40
• 3.3.1 高速同步干涉信號采集與相位測量單元硬件設計33-37
• 3.3.2 高速同步干涉信號采集與相位測量單元程序設計37-40
• 3.4 參考干涉儀恒溫控制單元設計40-45
• 3.4.1 恒溫控制單元硬件設計40-44
• 3.4.2 參考干涉儀溫度控制算法實現(xiàn)44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 絕對測距系統(tǒng)性能測試46-57
• 4.1 引言46
• 4.2 測距系統(tǒng)搭建46-47
• 4.3 參考干涉儀恒溫控制單元測試47-48
• 4.4 高速同步干涉信號采集與相位測量單元測試48-52
• 4.4.1 AD有效位數(shù)測試48-49
• 4.4.2 FIR濾波測試49-50
• 4.4.3 非線性修正測試50-51
• 4.4.4 相位測量測試51-52
• 4.5 絕對測距系統(tǒng)整體測試52-56
• 4.5.1 測量重復性測試52-54
• 4.5.2 測量驗證實驗54-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻58-62
• 致謝62

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1 黃紹梅,段發(fā)階,葉聲華;光纖干涉測量零位系統(tǒng)的設計[J];光電子·激光;1998年05期

2 丁浩,趙浩,瞿榮輝,方祖捷;微機械運動的光纖干涉測量[J];紅外與激光工程;1997年05期

3 大XZ喜弘 ,唐義全,張仲明;以功能型傳感器為核心的光纖干涉測量[J];光學技術(shù);1987年04期

4 李增元,龐勇,陳爾學;ERS SAR干涉測量技術(shù)用于區(qū)域尺度森林制圖研究[J];地理與地理信息科學;2003年04期

5 王正明,徐家?guī)r;恒星光學干涉測量[J];天文學進展;1987年04期

6 龔芳;陸兆海;;微型計算機在干涉測量中的應用[J];應用光學;1986年05期

7 尚平;夏豪杰;費業(yè)泰;;衍射式光柵干涉測量系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J];光學技術(shù);2011年03期

8 梁存任;曾琪明;崔喜愛;焦健;;Envisat ASAR ScanSAR-Stripmap干涉測量研究[J];遙感學報;2011年04期

9 陳小英,洪峻;極化SAR干涉測量模擬研究[J];遙感學報;2002年06期

10 王超,張紅,劉智,陳鎖忠,閭國年;蘇州地區(qū)地面沉降的星載合成孔徑雷達差分干涉測量監(jiān)測[J];自然科學進展;2002年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉云;王焱;黃佐華;;位相物體干涉測量與掃描成像系統(tǒng)改進[A];第九屆全國信息獲取與處理學術(shù)會議論文集Ⅰ[C];2011年

2 左芬;陳磊;;移相干涉測量中的抗振技術(shù)研究[A];第十一屆全國光學測試學術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2006年

3 諶華;張云華;姜景山;;SAR干涉測量中高相干性散射體監(jiān)測理論的初步研究[A];第二屆微波遙感技術(shù)研討會摘要全集[C];2006年

4 趙智亮;夏伯才;陳立華;淳于永昕;張志華;鄭萬國;;相移干涉測量中的相移誤差自適應修正研究[A];第十四屆全國光學測試學術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2012年

5 鄭德鋒;王向朝;;一種新型納弧度分辨率角位移干涉測量儀[A];第十一屆全國光學測試學術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2006年

6 李黎;曾亮;陳懷艷;唐歌實;邵華;周率;陳略;曹蕓;;連線干涉測量系統(tǒng)鏈路時延標定及分析[A];中國宇航學會深空探測技術(shù)專業(yè)委員會第七屆學術(shù)年會論文集[C];2010年

7 陳略;唐歌實;陳明;侯孝民;李黎;邵華;;一種連線干涉測量信號處理方法及實驗驗證[A];中國宇航學會深空探測技術(shù)專業(yè)委員會第七屆學術(shù)年會論文集[C];2010年

8 李黎;曾亮;唐歌實;邵華;周率;陳略;曹蕓;;連線干涉測量系統(tǒng)鏈路時延標定及分析[A];中國宇航學會深空探測技術(shù)專業(yè)委員會第七屆學術(shù)年會論文集[C];2010年

9 何國田;廖昌榮;黃尚廉;張亮;蔣合倫;楊興;;抗干擾型SPM-LD實時面形干涉測量儀[A];2008中國儀器儀表與測控技術(shù)進展大會論文集（Ⅰ）[C];2008年

10 謝偉明;吳運剛;楊建軍;;三維密度場干涉測量研究[A];流動顯示’2002第五屆全國流動顯示學術(shù)會議論文集[C];2002年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 左芬;同步移相干涉測量的抗振技術(shù)研究[D];南京理工大學;2008年

2 馬龍;白光掃描干涉測量方法與系統(tǒng)的研究[D];天津大學;2011年

3 韋海軍;星載SAR干涉測量DEM精度提高數(shù)據(jù)處理技術(shù)[D];國防科學技術(shù)大學;2012年

4 蘇志德;高精度干涉測量隨機移相技術(shù)研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2013年

5 蔣廷臣;星載寬幅合成孔徑雷達干涉測量形變監(jiān)測理論與應用研究[D];武漢大學;2010年

6 徐建程;相位干涉測量的信息理論分析[D];中國工程物理研究院;2009年

7 李愛國;基于時序差分干涉測量的黃土溝壑礦區(qū)地表沉降監(jiān)測研究[D];長安大學;2014年

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1 楊金霖;波長調(diào)制式絕對距離干涉測量關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 馬昊昊;基于頻率掃描的絕對距離干涉測量關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

3 陳小英;極化SAR干涉測量地形參數(shù)方法研究[D];中國科學院研究生院（電子學研究所）;2002年

4 馬森;基于光線掃描的納米表面三維干涉測量系統(tǒng)[D];北京交通大學;2012年

5 張祥;地基SFCW SAR差分干涉測量技術(shù)研究[D];國防科學技術(shù)大學;2011年

6 陳素華;稀疏干涉測量的綜合孔徑微波輻射成像方法研究[D];華東交通大學;2015年

7 許靜;剪切干涉測量光學元件的波前重建方法及其仿真研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

8 姜江;D-InSAR技術(shù)在城市地面沉降監(jiān)測中的應用研究[D];遼寧工程技術(shù)大學;2008年

9 張珂;ENVISAT ScanSAR干涉數(shù)據(jù)處理研究[D];中國地質(zhì)大學（北京）;2014年

10 朱培;基于光譜分辨的單幀式絕對程差測量[D];浙江大學;2012年

，

本文編號：768622