發(fā)布時間：2017-12-02 02:18

  本文關(guān)鍵詞：頻率掃描位移絕對測量關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：與傳統(tǒng)干涉測量法相比,頻率掃描位移絕對測量法在測量過程具有無需接觸、無需導(dǎo)軌、無需連續(xù)測量的優(yōu)勢,可使干涉測量更好滿足實(shí)際工業(yè)應(yīng)用與計(jì)量科學(xué)的要求,進(jìn)一步改善了現(xiàn)有激光干涉測距系統(tǒng)的應(yīng)用范圍,具有重要的理論和應(yīng)用價值。本論文著重圍繞頻率掃描位移絕對測量法的系統(tǒng)測量原理、光路設(shè)計(jì)及搭建、硬件電路設(shè)計(jì)、同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、相位提取算法等方面進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容:首先,設(shè)計(jì)了一套干涉測量系統(tǒng),即絕對距離測量系統(tǒng)。本測量系統(tǒng)通過電流調(diào)制的頻率掃描方式,設(shè)計(jì)了一個參考干涉光路和一個測量干涉光路來實(shí)現(xiàn)同步測量。參考光路和測量光路的干涉信號分別由兩個單象限光電探測器接收,并設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,作為同步數(shù)據(jù)采集的信號源。通過對半導(dǎo)體激光器注入電流調(diào)制特性的介紹,設(shè)計(jì)了充電和放電相對獨(dú)立的驅(qū)動電路,介紹了本系統(tǒng)的測量原理。其次,設(shè)計(jì)了本測量系統(tǒng)的相位提取算法,該算法利用有效信號的極值點(diǎn)位置提取有效信號的相位。通過對電流調(diào)制方式的干涉信號特點(diǎn)的分析,通過快速傅立葉運(yùn)算獲取有效信號的大概周期數(shù)。利用兩步差分卷積運(yùn)算對采集信號進(jìn)行平滑處理。通過3點(diǎn)插補(bǔ)運(yùn)算獲得信號極值點(diǎn)。利用極大值和極小值求出每點(diǎn)的相位信息,通過相對的相位信息進(jìn)行絕對距離運(yùn)算。接著,設(shè)計(jì)了基于FPGA的同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲和傳輸。該系統(tǒng)是利用FPGA控制AD7812芯片實(shí)現(xiàn)了對干涉信號的同步采集,并將采集的數(shù)據(jù)存入FPGA內(nèi)部的FIFO寄存器中,并利用Nios II進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和相關(guān)數(shù)據(jù)處理,通過上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)顯示。最后,通過設(shè)計(jì)的極值相位提取計(jì)算來完成對采集有效數(shù)據(jù)的處理,同時將實(shí)驗(yàn)的測量結(jié)果和雙頻激光干涉儀的測量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證了相位提取算法的可行性和運(yùn)算優(yōu)勢,該測試系統(tǒng)具有比較好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。同時,分析了實(shí)驗(yàn)主要誤差來源。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH744.5

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1 王剛;頻率掃描位移絕對測量關(guān)鍵技術(shù)研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2015年

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本文編號：1243299