微位移測量技術是目前精密加工技術、精密裝配工藝以及微觀尺度觀測的先決條件,其發展水平反映了一個國家的工業實力及技術水平。當前,微/納米位移測量技術的快速發展推動了數控制造、航空航天以及軍工裝備等高科技領域的飛速發展。光學位移檢測作為目前主流的納米位移檢測技術之一,以高精度、高分辨率以及抗電磁干擾等優點受到了各國研究人員的廣泛關注,并且各研究機構和高校在提升精度和提高分辨率方面做出了巨大的努力。本文利用光柵作為分光元器件,通過改進現有單層衍射光柵位移傳感器的光路結構,使輸出光強由單路正弦信號擴展為四路正交正弦輸出,同時對細分插值電路提升傳感器分辨率展開研究。首先,通過梳理分析對比目前主流光柵位移測量技術的優缺點,分析目前主流光柵位移傳感器設計思路,結合單層衍射光柵位移傳感器量程較小的問題,提出解決量單層衍射光柵位移傳感器程較小的改進方案。通過利用偏振相移的方法實現四路正交正弦信號輸出,提高傳感器量程范圍的同時可以利用目前較為普遍的細分插值方法實現位移分辨率的提升。然后,利用Simulink對反正切細分插值算法進行建模仿真,分析了如何利用反正切算法來提升傳感器的線性度和量程。同時,由于輸出...

【文章頁數】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 光柵位移傳感器概述
    1.2 光柵位移傳感器研究現狀
        1.2.1 國外光柵位移傳感器研究現狀
        1.2.2 國內光柵位移傳感器研究現狀
    1.3 研究目的及意義
    1.4 課題來源及研究內容
        1.4.1 課題來源
        1.4.2 研究內容
        1.4.3 論文組織架構
2 單層衍射光柵位移檢測光路設計
    2.1 單層衍射光柵位移檢測理論概述
    2.2 單層衍射光柵位移檢測理論分析
        2.2.1 單層衍射光柵光學分析
        2.2.2 光柵參數仿真優化
        2.2.3 單層衍射光柵加工
    2.3 偏振相移設計
        2.3.1 偏振相移擴展量程原理
        2.3.2 偏振相移光路設計
    2.4 小結
3 細分插值電路研究
    3.1 正余弦信號細分插值技術概述
    3.2 反正切細分插值的實現及影響因素
        3.2.1 反正切算法的實現
        3.2.2 反正切算法的影響因素
    3.3 反正切算法的誤差仿真分析
        3.3.1 偏置誤差對反正切算法的影響
        3.3.2 幅值誤差對反正切算法的影響
        3.3.3 相位誤差對反正切算法的影響
    3.4 小結
4 信號處理電路的設計與實驗
    4.1 信號調理電路設計
        4.1.1 偏置誤差調理電路
        4.1.2 相位誤差調理電路
        4.1.3 幅值誤差調理電路
        4.1.4 調理電路實驗驗證
    4.2 細分插值電路設計
        4.2.1 細分插值電路設計
        4.2.2細分插值電路模擬實驗
    4.3 單層衍射光柵位移傳感器實驗驗證
        4.3.1 位移傳感器光路搭建
        4.3.2 位移分辨率驗證
        4.3.3 實驗結果分析
    4.4 小結
5 總結與展望
參考文獻
攻讀碩士期間發表的論文及所取得的研究成果
致謝



本文編號：4002657