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基于双光栅干涉的位移测量系统设计
资料介绍
随着现代制造技术向高精度方向发展,高精度大范围位移测量传感器面临广泛需求。本文研究基于双光栅干涉的位移传感器,该传感器拥有量程大、精度高等优点,具有实用意义。
本文分析了双光栅干涉位移传感器的测量原理,通过ZEMAX软件对此测量原理进行了软件仿真,同时,基于角谱理论推导得到了双光栅干涉干涉场条纹的光强分布函数。仿真和推导结果验证了传感器测量原理可行性。
针对双光栅干涉位移传感器的测量特点与需求,基于软件仿真与理论推导结果,完成了传感器光学系统与机械系统的设计和建构。
设计了干涉条纹信号处理电路。其通过光电探测器将干涉光信号转换为电信号,进一步经过一系列的电压调整与放大电路处理,得到两路幅值相等、相位相差?/2的正弦信号;其采用基于模拟乘法器的硬件二细分电路,该电路能有效提高和保证软件细分精度;电路改进了传统的迟滞比较器模块,使其具有更高的调节便易性;设计了基于单片机的条纹计数、信号采集、软件细分和结果显示电路,最终实现了传感器位移的获取和显示输出。
论文对建构的双光栅干涉位移传感器进行了测试实验,并从光路、机械、电路三个方面分析了双光栅干涉位移传感器的误差因素,以及部分误差因素对测量结果的影响,并提出了相关的改进建议。
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