伴隨精密制造技術的快速發(fā)展,高精度的位移測量技術成為測量領域關注的核心問題。深入分析相位光柵干涉測量原理可知,相位光柵干涉?zhèn)鞲械姆直媛蕦儆谖⒚准?甚至可達納米級,將相位光柵干涉?zhèn)鞲杏糜谖灰茰y量中可大大提升測量精度。因此,設計一種基于相位光柵傳感器的位移自動測量系統(tǒng),系統(tǒng)采用高對稱性的四象限光電管,確保收到的干涉條紋信號不存在分散性,獲取高信噪比的兩路正交光電差分信號;將信號通過前置方法、去噪、去除直流偏置以及差動放大后,處理為方波信號傳輸至GAL16V8（可編程邏輯器件）和單片機進行四倍頻細分以及辨向處理后,使用12A/D芯片AD1674對信號進行模數(shù)變換,得到干涉條紋信號的瞬時相位角,依據(jù)該相位角獲取光柵位移值,單片機依據(jù)位移值的線性逼近值修正位移測量誤差。研究結果表明,該測量系統(tǒng)測量值與實際值的差值僅有0. 006μm,測量精度較高;與同類測量系統(tǒng)相比,可在短時間內(nèi)完成高精度位移測量任務,在存在噪聲的環(huán)境中進行位移測量時,該系統(tǒng)抗干擾性始終大于0. 8。 

【文章來源】：激光雜志. 2020,41(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

光柵干涉測量原理

圖2是基于相位光柵傳感器的位移自動測量系統(tǒng)原理示意圖:基于光柵傳感器的位移自動測量系統(tǒng)中，位移測量主要通過相位光纖移動出現(xiàn)的莫爾條紋和光電檢測電路相配合而實現(xiàn)，同時核心構成信號處理和控制主要通過單片機完成[8]。因為此系統(tǒng)存在自動判斷光柵移動方向、預置初值、完成自動定位控制和越限報警、開機自檢、斷點保護、溫度誤差調(diào)整以及上位機實現(xiàn)通信等功能，其中輸出方式是BCD碼，2732、8255與8155為芯片名稱，P表示功率，A、B、C表示功率分類序號，三態(tài)輸出的八D鎖存器為圖1中的74LS373,T為測量周期。

四象限光電管具有較高的對稱性，參數(shù)不存在分歧，且收到的干涉條紋信號不存在分散性，所以可以較好地約束直流信號，得到高信噪比的光電差分信號，提高了干涉測量的抗干擾性能[11]。光電管在干涉條紋里的設置如圖3所示:為了便于分析，假定光電管的中心位置和干涉條紋中心位置重疊，在干涉條紋區(qū)域中，差分信號通過光電管獲取[12]。設定四個光電管，光電管邊長都是c，條紋寬度設成e，四象限相對干涉條紋旋轉角度設成θ，使用積分分析法分析光電管1、2和光電管3、4獲取的兩個正弦信號差是:

【參考文獻】：
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