STC89C54单片机PSD的光点移动量测量系统的研究(3)
时间:2017-03-08 22:29 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
正如其他检测仪器一样，移相干涉仪的性能和检测精度也受到一些因素的影响，主要的系统误差源有【3】： (a) 激光光源的稳定性。 (b) 干涉仪光学元件的质量。 (c) 移相器的非线性。 (d) 探测器噪声。 (e) 环境因素。事实上，移相干涉仪的误差只有很少一部分来自干涉仪本身，绝大多数误差来自于环境。由于移相检测的高灵敏度，环境的振动和空气扰动会严重影响干涉图的采集。通常，空气扰动可通过给干涉仪加上外罩的办法来消除。较难解决的是环境振动对干涉仪的影响。 移相干涉仪对环境振动特别敏感，大多数干涉测试工作应该在实验室防震光 学平台上进行。但是，目前有越来越多的场合需要检测、校准大中型光学件或光学系统(如大口径天文望远镜的主镜、长焦距透镜等)，这时测试光程比较长，被测件和干涉仪不能放在同一个防震台上，无法进行实验室条件下的光学干涉测试。另外，很多光学制造厂家要求能用干涉仪对光学加工件进行在线车间检测，这对传统的干涉仪使用范围提出了新的挑战。因此，如何消除干涉测量中环境振动的影响，实现车间现场或某些特殊情况下的光学测试，是当前光学干涉测试领域的主要研究课题之一。 目前，西方先进国家积极发展干涉仪的抗振技术，使高精度、高灵敏度的干涉测试，不但适用于测试条件良好的实验室，也能在振动、气流等干扰因素多的环境中进行。例如，1996年日本物理化学研究院光学工程实验室的I.Yamaguchi等人提出了SFD条纹移动探测与反馈补偿干涉仪【4】，在振动的环境中得到了比较稳定的干涉图样。1999年美国亚利桑那大学光学中心与美国空间武器中心联合研制了一套电光调制振动补偿移相干涉仪【5】，用于美国NASA Marshall Space Flight Center校准实验室，进行航天大口径天文低温镜面的面形测试。2002年10月在上海举行的SPIE国际学术会议上，美国亚利桑那大学的J.C.Wyant教授介绍了抗振型移相干涉仪的重要进展【6】：2002年亚得桑那大学光学中心M.B.North-Morris等人提出的双折射散射板移相干涉仪[7]、Phase shift Technology公司Koxiopoulos于1991年提出并在2001年得到J.E.Millerd等人改进的同步移相干涉仪[8.9]。国内，2002年北京理工大学赵伟瑞等人也发表了“斩波式自适应移相干涉技术”的文章[10]。 1.2 本论文的主要工作 本文的主要工作就是在深入了解干涉原理及干涉图的基础上，利用PSD光电位置探测器对干涉条纹的抖动和漂移进行测量，并用单片机编程将移动量显示出来，具体工作包括以下几点： ⑴ 熟悉PSD的工作原理与使用方法，做PSD实验； ⑵ 利用PSD光电探测器对干涉条纹的位置变化进行探测，设计相应驱动电路； ⑶ 设计I/V放大电路对PSD传感器输出的微弱电流信号转换为电压并放大； ⑷ 设计滤波电路对放大器输出信号进行滤波； ⑸ 设计加减法电路对电压放大输出信号进行处理； ⑹ 设计电路判断条纹移动方向； ⑺ 设计移动量测量电路； ⑻ 熟悉并使用单片机编程实现移动量的显示。 2 干涉仪的抗振技术的发展状况 由于环境振动是移相干涉仪测量误差的主要来源之一，国际上一些从事干涉测量的科学家提出了不同的解决方法。这里从移相算法、干涉图采集、光学结构、振动探测与补偿等角度对移相干涉仪抗振技术的发展及存在问题作简要介绍。 2.1 软件技术：移相算法抗振 (责任编辑：qin) |