光電自準(zhǔn)直儀是一種通過光學(xué)成像系統(tǒng)測量被測平面角度變化的精密儀器,其測量視場范圍、測量精度對于儀器的使用而言至關(guān)重要。本文針對傳統(tǒng)光電自準(zhǔn)直儀存在的測量視場范圍與測量精度無法兼顧的問題,提出了以位置敏感探測器PSD作為自準(zhǔn)直儀光電接收器件的方案,并針對接收器件存在的非線性畸變進(jìn)行校正,以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大測量視場范圍、提高測量精度的目的。本文在現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)光源進(jìn)行選取并設(shè)計(jì)了光源驅(qū)動電路;設(shè)計(jì)了多路信號發(fā)生器對光源進(jìn)行調(diào)制,并在后續(xù)處理電路中利用采樣保持器對干擾信號進(jìn)行濾除,有效解決了實(shí)際測量過程中所存在的背景光以及PSD自身的暗電流對測量精度的影響;依據(jù)PSD的位移解算公式設(shè)計(jì)了 I/V轉(zhuǎn)換及放大電路、加減運(yùn)算電路,經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊將模擬電路的輸出結(jié)果上傳至計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理和修正;針對PSD光電響應(yīng)畸變導(dǎo)致的實(shí)際測得的位置坐標(biāo)值與理想坐標(biāo)值之間存在較大測量誤差的問題,通過對現(xiàn)有位置坐標(biāo)修正算法進(jìn)行比對分析,最終確定了 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對位置坐標(biāo)進(jìn)行修正的方案;通過系統(tǒng)搭建和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,得出本系統(tǒng)的測量視場范圍為±1000",系統(tǒng)不確定度為0.7",分辨率為0.1"。實(shí)驗(yàn)測試...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究背景
    1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 研究意義
    1.5 系統(tǒng)預(yù)計(jì)指標(biāo)
    1.6 本文主要研究內(nèi)容
2 光電自準(zhǔn)直儀設(shè)計(jì)原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 自準(zhǔn)直測量原理
    2.2 PSD的工作原理
    2.3 PSD非線性誤差
    2.4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.5 本章小結(jié)
3 光電自準(zhǔn)直儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 光學(xué)系統(tǒng)
    3.2 光源的選取
    3.3 光源驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)
    3.4 消除背景光以及PSD自身暗電流造成的干擾
    3.5 信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)
        3.5.1 PULL模塊
        3.5.2 移位寄存器模塊
        3.5.3 控制模塊
        3.5.4 延遲模塊
        3.5.5 周期脈沖生成模塊
        3.5.6 信號發(fā)生器的硬件電路
    3.6 PSD輸出信號處理電路的設(shè)計(jì)
        3.6.1 前置放大電路
        3.6.2 有用信號提取電路
        3.6.3 位移解算電路
    3.7 數(shù)據(jù)采集模塊
    3.8 上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示
    3.9 本章小結(jié)
4 位置坐標(biāo)修正
    4.1 校正方法
        4.1.1 線性插值法
        4.1.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法
        4.1.3 改進(jìn)型雙二次插值
        4.1.4 二維Biharmonic樣條插值
    4.2 擬采用校正方案
        4.2.1 方案仿真
    4.3 校正結(jié)果分析
        4.3.1 方案一
        4.3.2 方案二
    4.4 本章小結(jié)
5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及系統(tǒng)誤差分析
    5.1 信號處理電路分步實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.1.1 光源調(diào)制及I/V轉(zhuǎn)換及放大
        5.1.2 采樣保持電路
        5.1.3 加法及減法運(yùn)算電路
        5.1.4 修正結(jié)果顯示
    5.2 系統(tǒng)測試
    5.3 系統(tǒng)總體誤差分析
    5.4 影響測量結(jié)果的其他因素
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀學(xué)位期間主要研究成果



本文編號：3816441