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拍頻Fabry-Perot激光干涉測(cè)量系統(tǒng)控制方法及軟件設(shè)計(jì)研究

發(fā)布時(shí)間:2021-03-01 08:35
  激光干涉測(cè)量技術(shù)以其測(cè)量準(zhǔn)確度高、分辨力良好和測(cè)量范圍大等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于芯片加工,高精密設(shè)備制造等領(lǐng)域的精度檢測(cè)工作中。不斷提高的加工制造精度對(duì)生產(chǎn)工藝水平提出越來越高的要求,這使得相關(guān)的高精密測(cè)量技術(shù)精度也必須得到相應(yīng)的提升。拍頻Fabry-Perot(法布里-珀羅,下文簡稱F-P)激光干涉測(cè)量技術(shù)能把位移,應(yīng)變等常規(guī)幾何量的測(cè)量溯源到時(shí)間頻率上。其測(cè)量準(zhǔn)確度理論上可以達(dá)到皮米量級(jí),其測(cè)量準(zhǔn)確度能夠滿足現(xiàn)代生產(chǎn)工藝測(cè)量技術(shù)的計(jì)量體系精度要求,因此開展高精度的拍頻F-P激光干涉測(cè)量技術(shù)研究具有重要的研究意義。論文介紹了拍頻F-P干涉測(cè)量技術(shù)和常用控制方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,描述了拍頻F-P激光干涉測(cè)量原理,分析了測(cè)量系統(tǒng)相關(guān)的儀器設(shè)備的工作特性,引出了整個(gè)測(cè)量過程中微動(dòng)控制和透射光強(qiáng)峰值鎖定控制設(shè)計(jì)優(yōu)化的必要性。首先提出了采用一種基于積分分離的數(shù)字增量型梯形PID控制方法來對(duì)微動(dòng)系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行有效的優(yōu)化,從而提高其定位準(zhǔn)確度;其次采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后的模糊PID控制方法對(duì)透射光強(qiáng)峰值鎖定的控制性能進(jìn)行改善,從而提高測(cè)量系統(tǒng)光強(qiáng)鎖峰準(zhǔn)確度。為了有效地消除實(shí)際數(shù)據(jù)采集過程中存在的多種小幅... 

【文章來源】:浙江理工大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】:86 頁

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【部分圖文】:

拍頻Fabry-Perot激光干涉測(cè)量系統(tǒng)控制方法及軟件設(shè)計(jì)研究


圖1.1?Fabry-Perot干涉原理圖??如圖1.1所示,平面鏡01和G2構(gòu)成了?F-P空氣諧振腔,從S處出射的發(fā)散光通過??

干涉條紋圖,干涉條紋,標(biāo)準(zhǔn)具,濾波器


浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?拍頻Fabry-Perot激光干涉測(cè)量系統(tǒng)控制方法及軟件設(shè)計(jì)研究??^B——————??圖1.2?F-P干涉條紋??F-P標(biāo)準(zhǔn)具主要是利用F-P諧振腔的選頻作用對(duì)通過的光波根據(jù)其頻率特性進(jìn)行過??濾。不同諧振腔長的F-P標(biāo)準(zhǔn)具能夠使不同特定頻率的光波通過,從而出現(xiàn)了?F-P可調(diào)??諧濾波器。其中,最常用的濾波器是壓電陶瓷(PZT)驅(qū)動(dòng)的光纖F-P(FFP)濾波器,它在光??學(xué)傳感、光譜分析以及光纖通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如,在光纖式布拉格光柵(FBG)??傳感器系統(tǒng)應(yīng)用中,FFP濾波器經(jīng)常被用來解調(diào)FBG反射或者透射的中心波長。2017??年,李元元等人研發(fā)了一種基于MEMS技術(shù)的新型F-P濾波器,其體積微小,具有良好??的調(diào)諧控制性能和波長選擇性,能夠很好地改善F-P濾波器在光學(xué)通信中的應(yīng)用性能[5]。??2018年,路元?jiǎng)偟热酸槍?duì)F-P濾波器中壓電陶瓷存在的遲滯和蠕變特性,提出了一種基??于壓電陶瓷遲滯蠕變補(bǔ)償控制和熱標(biāo)準(zhǔn)具的F-P濾波器解調(diào)方法如圖1.3為基于標(biāo)準(zhǔn)??具的FBG傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。??/?A????|?F-P光纖?_????寬帶光源?T\?t ̄^?""Ov3)!?FBC,???^隔離器?_〒器_?5j?j??I驅(qū)動(dòng)電路?準(zhǔn)??I?具??I?D/A?V?I??V?V??'-r?V??i?A/D??\?r???1計(jì)算機(jī)??圖1.3基于標(biāo)準(zhǔn)具的FBG傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??相比于F-P標(biāo)準(zhǔn)具,F-P干涉儀更側(cè)重于使用F-P諧振腔腔長和干涉激光的相位或??者諧振頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系來測(cè)量工業(yè)生產(chǎn)中的重要參量。其中,光纖式F-P傳感器是利用?

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,標(biāo)準(zhǔn)具,諧振腔,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖


浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?拍頻Fabry-Perot激光干涉測(cè)量系統(tǒng)控制方法及軟件設(shè)計(jì)研究??^B——————??圖1.2?F-P干涉條紋??F-P標(biāo)準(zhǔn)具主要是利用F-P諧振腔的選頻作用對(duì)通過的光波根據(jù)其頻率特性進(jìn)行過??濾。不同諧振腔長的F-P標(biāo)準(zhǔn)具能夠使不同特定頻率的光波通過,從而出現(xiàn)了?F-P可調(diào)??諧濾波器。其中,最常用的濾波器是壓電陶瓷(PZT)驅(qū)動(dòng)的光纖F-P(FFP)濾波器,它在光??學(xué)傳感、光譜分析以及光纖通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如,在光纖式布拉格光柵(FBG)??傳感器系統(tǒng)應(yīng)用中,FFP濾波器經(jīng)常被用來解調(diào)FBG反射或者透射的中心波長。2017??年,李元元等人研發(fā)了一種基于MEMS技術(shù)的新型F-P濾波器,其體積微小,具有良好??的調(diào)諧控制性能和波長選擇性,能夠很好地改善F-P濾波器在光學(xué)通信中的應(yīng)用性能[5]。??2018年,路元?jiǎng)偟热酸槍?duì)F-P濾波器中壓電陶瓷存在的遲滯和蠕變特性,提出了一種基??于壓電陶瓷遲滯蠕變補(bǔ)償控制和熱標(biāo)準(zhǔn)具的F-P濾波器解調(diào)方法如圖1.3為基于標(biāo)準(zhǔn)??具的FBG傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。??/?A????|?F-P光纖?_????寬帶光源?T\?t ̄^?""Ov3)!?FBC,???^隔離器?_〒器_?5j?j??I驅(qū)動(dòng)電路?準(zhǔn)??I?具??I?D/A?V?I??V?V??'-r?V??i?A/D??\?r???1計(jì)算機(jī)??圖1.3基于標(biāo)準(zhǔn)具的FBG傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??相比于F-P標(biāo)準(zhǔn)具,F-P干涉儀更側(cè)重于使用F-P諧振腔腔長和干涉激光的相位或??者諧振頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系來測(cè)量工業(yè)生產(chǎn)中的重要參量。其中,光纖式F-P傳感器是利用?

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[3]螺桿樁機(jī)動(dòng)力頭雙電機(jī)模糊控制策略研究[J]. 吳龍正,馬飛,廖哲.  機(jī)電工程. 2019(10)
[4]離子聚合物-金屬復(fù)合材料模糊PID控制方法研究[J]. 胡小品,常龍飛,李超群,卞長生,朱子才.  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(08)
[5]基于GA優(yōu)化BP網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)PID控制方法研究[J]. 張震,張豐收,宋衛(wèi)東.  電力科學(xué)與工程. 2019(08)
[6]光柵精密位移測(cè)量技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 高旭,李舒航,馬慶林,陳偉.  中國光學(xué). 2019(04)
[7]超聲波電機(jī)專家PID轉(zhuǎn)速控制[J]. 周穎,史敬灼.  微電機(jī). 2019(07)
[8]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID的無人機(jī)自適應(yīng)變量噴霧系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 岑振釗,岳學(xué)軍,王林惠,凌康杰,程子耀,盧楊.  華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(04)
[9]專家PID動(dòng)態(tài)控制窄縫挑坎形態(tài)的研究[J]. 徐洪.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2019(19)
[10]一種基于法布里-珀羅干涉儀的位移測(cè)量方法[J]. 任冬梅,朱振宇,段小艷,李華豐,萬宇.  計(jì)測(cè)技術(shù). 2018(04)

博士論文
[1]基于Fabry-Perot干涉與原子晶格間距的微位移計(jì)量及溯源研究[D]. 崔建軍.天津大學(xué) 2014

碩士論文
[1]法—珀干涉微位移測(cè)量快速換模鎖相技術(shù)研究[D]. 童中雷.浙江理工大學(xué) 2018
[2]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)研究[D]. 邢鵬飛.華北水利水電大學(xué) 2017



本文編號(hào):3057230

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