聲掃描顯微鏡是工業(yè)檢測及科研基礎設備的重要分支是一項重要的科研基礎技術,被廣泛的應用在材料分析,生物醫(yī)學,工業(yè)質量等多個領域中。當前的聲掃描顯微鏡系統(tǒng)分辨率已經(jīng)可以達到光學設備水平,然而,在顯微鏡自動聚焦環(huán)節(jié)國內外采用技術適應能力差,不能滿足主流設備需求,成為阻礙聲掃顯微鏡設備智能化的問題,因此,研發(fā)能夠快速精準并且廣泛應用的自動聚焦技術是具有研究意義的課題。本文主要研究提供一種運動控制平臺與超聲聚焦系統(tǒng)相結合的完整自動聚焦軟件。軟件整合不同學科技術將聲學原理、數(shù)字信號處理、機械控制結合是主要難題。本文研究采用理論分析、建立模型與實際應用相結合的方法。可以實現(xiàn)一種符合聲掃描顯微鏡自動精準聚焦需求,并且能夠通過實際實驗與模擬仿真驗證自動聚焦系統(tǒng)可行性。由于涉及多學科,本文采用研發(fā)過程主要內容分章節(jié)敘述,從自動聚焦聲學原理到搭建模型并結合實際信號構建自動聚焦算法再到機械運動控制及優(yōu)化方式描寫。其中作者工作主要分為三個部分組成:一、采用多元高斯聲束疊加法仿真聲源聲場,通過仿模型計算出聲源焦點位置。結合超聲波回射波信號、聲波透射系數(shù)、聲波衰減等參數(shù)綜合分析自動聚焦過程。二、根據(jù)自動聚焦原理推導...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
主要符號對照表
1 引言
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究狀況
        1.2.1 聲掃描顯微鏡國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 超聲自動聚焦技術研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內容及難點
        1.3.1 本文主要研究內容
        1.3.2 本文主要研究難點
    1.4 本文組織結構
2 超聲自動聚焦關鍵技術及聲掃描顯微鏡概述
    2.1 自動聚焦技術聲源及傳播基礎及相關理論
        2.1.1 多元高斯聲束疊加法原理
        2.1.2 單聲束高斯聲束傳播過程
        2.1.3 多聲束高斯疊加
    2.2 自動聚焦技術回波基礎及相關理論
    2.3 自動聚焦系統(tǒng)平臺搭建
    2.4 聲掃描顯微鏡概述
        2.4.1 聲掃描顯微鏡
        2.4.2 聲掃描顯微鏡應用及相關顯微鏡比較
    2.5 本章總結
3 聲掃描顯微鏡自動聚焦系統(tǒng)需求分析
    3.1 聲掃描顯微鏡自動聚焦系統(tǒng)概述及業(yè)務需求分析
        3.1.1 聲掃描顯微鏡自動聚焦系統(tǒng)概述
        3.1.2 聲掃描顯微鏡自動聚焦工作原理
        3.1.3 聲掃描顯微鏡自動聚焦業(yè)務需求分析
    3.2 聲掃描顯微鏡自動聚功能需求分析
        3.2.1 運動控制分析
        3.2.2 超聲信號分析
        3.2.3 數(shù)據(jù)通訊分析
    3.3 聲掃描顯微鏡自動聚焦其他需求
    3.4 本章總結
4 聲掃描顯微鏡自動聚焦系統(tǒng)分析
    4.1 自動聚焦系統(tǒng)功能劃分及邊界
    4.2 V(z)曲線繪制方法
        4.2.1 V(Z)曲線建模
        4.2.2 超聲波在耦合劑中傳播衰減
        4.2.3 聚焦過程的V(Z)曲線變化
    4.3 超聲自動聚焦算法
        4.3.1 快速聚焦分析及實現(xiàn)
        4.3.2 精準聚焦分析及實現(xiàn)
    4.4 超聲運動控制算法
        4.4.1 運動控制設計及實現(xiàn)
        4.4.2 聲掃描顯微鏡控制優(yōu)化
    4.5 本章總結
5 聲掃描顯微鏡自動聚焦系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
    5.1 聲掃描顯微鏡自動聚焦系統(tǒng)結構設計
        5.1.1 超聲自動聚焦總體結構設計
        5.1.2 運動控制結構設計
        5.1.3 超聲信號結構設計
        5.1.4 自動聚焦硬件結構設計
    5.2 自動聚焦軟件詳細設計與實現(xiàn)
        5.2.1 運動控制詳細設計與實現(xiàn)
        5.2.2 超聲信號詳細設計與實現(xiàn)
        5.2.3 自動聚焦實現(xiàn)
    5.3 聲掃描顯微鏡控制硬件實現(xiàn)
        5.3.1 聲掃描顯微鏡電氣控制柜設計
        5.3.2 聲掃描顯微鏡超聲硬件選型
        5.3.3 聲掃描顯微鏡硬件搭建
    5.4 本章小結
6 聲掃描顯微鏡自動聚焦測試及驗證
    6.1 功能性測試
    6.2 自動聚焦系統(tǒng)測試
    6.3 本章小結
7 結論及展望
    7.1 本文工作總結及結論
    7.2 本文創(chuàng)新點及未來工作展望
參考文獻
附錄A
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3860904