本文關(guān)鍵詞：電感式位移傳感器在自動調(diào)焦單元中的應用研究

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【摘要】：調(diào)焦單元作為大型光電跟蹤系統(tǒng)的重要組成部分,不僅對調(diào)焦的精度有著嚴格要求,工作環(huán)境以及調(diào)焦機構(gòu)的體積也是設(shè)計時需要考慮的重要因素,因此對小型寬溫調(diào)焦單元的研究有著重要的工程實用價值。目前望遠鏡自動調(diào)焦技術(shù)主要有兩種,一種是測距法自動調(diào)焦,另一種是基于圖像評價函數(shù)的自動調(diào)焦。不論采取哪種調(diào)焦技術(shù),都離不開位置傳感器。它的外形體積、檢測精度和溫度適應性在很大程度上決定著整個調(diào)焦單元的性能。本論文以光電跟蹤設(shè)備中調(diào)焦單元為應用背景,尋求一款體積小、測量精度高且環(huán)境適應性好的位移傳感器并對基于該傳感器的自動調(diào)焦技術(shù)展開深入研究。文章首先介紹國內(nèi)外位移傳感器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,通過對比各種位移傳感器的優(yōu)缺點,得出電感式位移傳感器檢測精度高、體積小,且工作溫度范圍大,同時非接觸測量的工作原理使得它物理壽命無限長,可用于環(huán)境適應性、可靠性要求苛刻的精密測量中,明確了課題選用電感式位移傳感器作為研究對象。然后,本文通過分析電感式位移傳感器的分類和測量原理,確定了課題采用的傳感器型號,并對其輸入/輸出特性以及噪聲來源加以分析。針對該傳感器輸出信號中隨機噪聲對測量精度的直接影響,重點開展了信號濾波算法的研究,對比了限幅滑動平均濾波算法和卡爾曼濾波算法,并在此基礎(chǔ)上對傳感器性能進行了測試和補償,大大提高了傳感器的檢測精度。接著設(shè)計了基于LDR型電感式位移傳感器的自動調(diào)焦機構(gòu),針對調(diào)焦控制器微型化、可移植、接口靈活的要求搭建了以DSPFPGA為主控制器的硬件實驗平臺,對硬件平臺中各個部件的選型和功能進行了闡述,設(shè)計了對光柵尺和電感式位移傳感器兩路位移數(shù)據(jù)進行同步采集的軟件流程,并從檢測精度、工作溫度等方面橫向?qū)Ρ入姼惺轿灰苽鞲衅骱蛡鹘y(tǒng)光柵位移傳感器的性能。從理論分析和實驗驗證的角度證實了電感式位移傳感器應用于光電跟蹤系統(tǒng)調(diào)焦單元的可行性。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(光電技術(shù)研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212

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本文編號：1184002