基于CMOS图像光栅传感器的位移测量系统的实现

目前在科技研究、工业生产等各行业中,对于位移的高精度测量都是不可或缺的。利用光栅传感器完成测量是目前的主要方法。光栅传感器利用光电转换的原理将位移转换为电信号,该信号经过整形、细分后输出给后级电路完成对信号的处理,最后得到位移大小方向。本文在分析光栅传感器工作原理的基础上,提出借助CMOS图像传感器代替传统的硅光电池检测莫尔条纹,完成信号的细分,实现对位移的高精度测量。文中介绍了整体电路的设计和单片机系统的硬件及软件流程。     

自混合干涉效应及其在位移测量应用中的进展

对自混合干涉系统的位移测量研究进展进行了综述.首先对自混合干涉的发展概况进行了介绍,然后着重介绍了基于自混合干涉系统的位移测量系统.文中将基于自混合干涉的位移测量技术分为条纹计数法,模跳测量法,合成波长测量法,拍频测量法,光回馈水平差异测量法,分区细分法.条纹计数法最易于实现,系统最简单,但分辨率低,一般为半个光波长.模跳测量法利用跳模原理进行测量,分为开环和闭环模跳测量法两类,所对应的分辨率分别为40和50 nm.合成波长测量法则利用双激光器同时回馈时两激光器光强条纹相位差异实现位移测量,测量速度和范围相对于传统单激光器相位测量法大大提高.拍频测量法利用光回馈引起激光器频率变化的现象对位移进行测量,系统的分辨率为5 nm.光回馈水平差异测量法巧妙运用透镜实现系统不同水平的光回馈,实现系统的分辨率为20 nm.分区细分法则利用双频激光器中两垂直偏振光光强曲线交叉变化的特点,对条纹交叉结果进行分区,能实现分辨率为八分之一光波长.文中同时对各种测量方法的原理进行了介绍,对各自系统的优缺点也进行了评述.     

基于FPGA器件的计量光栅细分技术的实现

主要介绍了一种基于可编程逻辑器件FPGA,用VHDL硬件描述语言作为平台,实现计量光栅4倍频细分技术的方法。采用细分技术可以提高计量光栅的分辨率和测量精度,而利用软件平台实现细分,则可以根据实际测量需要,灵活地改变电路的细分倍数。     

光栅传感器及在轮毂椭圆度测量中的应用

阐述了光栅传感器的测量原理,并利用光栅精密测量的特性,开发了车轮毂椭圆度的测量装置。该装置应用光栅传感器采集位移信号,采用光栅莫尔条纹和光电转换原理将被测位移量转换成数字脉冲信号输出,采用脉冲辨向及四倍频细分电路以实现信号方向识别及提高测量精度,将产生的脉冲信号通过单片机控制程序实现数字显示。     

自混合干涉效应及其在位移测量应用中的进展

对自混合干涉系统的位移测量研究进展进行了综述．首先对自混合干涉的发展概况进行了介绍，然后着重介绍了基于自混合干涉系统的位移测量系统．文中将基于自混合干涉的位移测量技术分为条纹计数法，模跳测量法，合成波长测量法，拍频测量法，光回馈水平差异测量法，分区细分法．条纹计数法最易于实现，系统最简单，但分辨率低，一般为半个光波长．模跳测量法利用跳模原理进行测量，分为开环和闭环模跳测量法两类，所对应的分辨率分别为40和50nm．合成波长测量法则利用双激光器同时回馈时两激光器光强条纹相位差异实现位移测量，测量速度和范围相对于传统单激光器相位测量法大大提高．拍频测量法利用光回馈引起激光器频率变化的现象对位移进行测量，系统的分辨率为5nm．光回馈水平差异测量法巧妙运用透镜实现系统不同水平的光回馈，实现系统的分辨率为20nm．分区细分法则利用双频激光器中两垂直偏振光光强曲线交叉变化的特点，对条纹交叉结果进行分区，能实现分辨率为八分之一光波长．文中同时对各种测量方法的原理进行了介绍，对各自系统的优缺点也进行了评述．     

基于FPGA的光栅尺信号处理模块的设计

本文介绍了一种利用ALTERA公司大规模可编程逻辑器件EPF10K10构成的多功能光栅尺处理电路。也介绍了电路的主要构成部分—四倍频细分、辨向电路、计数电路、接口处理的设计原理,同时给出了详细的电路和仿真波形。设计可以应用在直线电机中位置和位移的测量。     

增量式编码器输出信号细分方法研究

针对现有高精度增量式编码器采用的细分方法在动态测量条件下影响其测量精度的问题,提出了一种不受转轴转速波动影响的电子学细分方法,该方法响应速度快,结构简单易于实现。文章介绍了细分原理并给出了细分电路图,并利用Multism软件进行了仿真试验。试验结果表明在动态输入条件下,该电路能够准确输出两路相位差为90°的倍频脉冲信号。     

基于CPLD的光栅倍频细分电路的设计与实现

数控折弯机控制系统中对滑块位移的检测采用光栅尺,分析了光栅输出信号四倍频细分与辨向的原理,给出了采用可编程逻辑器件(CPLD)实现四倍频细分辨向与计数的设计方法,利用VHDL硬件描述语言编写了四倍频细分辨向与计数模块程序,并进行了功能仿真。仿真结果表明,电路能够满足数控折弯机控制系统的要求,而且电路简单,修改简单容易。     

激光干涉测长中波长的相位细分

激光波长的细分,单频激光有光学方法和电气方法,在已有的测长干涉仪中,前者不超过半波长的8细分,后者不超过半波长的32细分。双频激光采用电气锁相倍频,实现了半波长的36细分。对某些精密测长和微定位,这还是不够的。应用单频激光相位细分和双频激光比相细分,可对半波长实现1800以上细分。其精度优于半波长的百分之一,并可望达到波长的千分之一。可用于良好环境中长度、小角度的精密测定和微定位;在各种场合做激光干涉测长仪的空气折射率修正辅助干涉仪是十分适宜的。本文介绍了测量原理,分析了各项误差,介绍了一些实验情况和应用措施。     

基于CPLD与单片机的激光脉冲控制卡设计

为实现激光微加工领域中单个激光脉冲在规定位置的精确输出,以CPLD(复杂可编程逻辑器件)和单片机为核心部件,研制出一种激光脉冲控制卡.CPLD用于实现单片机与上位工控机的高速并行通信,接收外部运动系统产生的脉冲信号,并对其进行4倍频处理;单片机对CPLD预处理后的脉冲信号进行计数、分频处理,并最终输出一定频率、脉宽可调的控制信号给激光调Q驱动器,利用声光调Q技术实现单个激光脉冲规律性的输出.结果表明:本板卡集成了CPLD和单片机各自优点,减少了外部电路模块,降低制作成本,提高了系统的稳定性.通过激光脉冲控制卡对外部运动系统及单个激光脉冲输出的协调联动控制,成功实现单个激光脉冲在规定位置的精确输出,保证了激光微加工的高质量和效率.     

光纤传感器位移特性的研究与应用

从理论和实验的角度出发,分析了光纤传感器的位移特性,阐述了一种利用光纤传感器位移特性检测工件磨损度的方法;对传感器位移特性实验原理、实测数据、理论分析进行了研究,实现了工业生产中对易磨损工件磨损度检测的目的;证明了方案的可行性。     

基于激光自混合干涉法的微振动测量

激光自混合干涉法由于其测量精度高、光路简单、准直性好等优点,十分适合于微小振动的测量.然而在测量微振动时,由于被测目标振幅微小且大多情况下其表面反射系数很低,造成测量信号的幅值较小以及光反馈导致的信号波形倾斜不明显,给测量信号解调带来了很大难度.在自混合干涉光路中添加一个预反馈镜,构成带预反馈的干涉光路系统,可将测量信号增强2~4倍.同时,推导"基频-极值点判定算法"的频率幅值解调公式,建立了模型算法,实现自混合干涉信号的解调.理论分析和实验表明,频率测量的误差小于2.5%,振幅测量的误差小于5%.      

Enhancement of chaotic carrier bandwidth in a semiconductor laser transmitter using self-phase modulation in an optical fiber external round cavity

A novel method to enhance the bandwidth of a chaotic carrier from a delayed feedback semiconductor laser transmitter is pre- sented using self-phase modulation (SPM) in an optical fiber external round cavity. A physical model of the laser dynamics is established under the condition of optical feedback light with the SPM effect in the fiber path. A formula for frequency detuning of the optical dual-feedback under SPM is theoretically deduced. The results show that the nonlinear phase shift caused by SPM has ...     

Eu~(3+)掺杂SiO_2微球的制备及发光性质

分别采用碱催化法、酸催化法及种子法合成Eu3+掺杂SiO2微球.结果表明:种子法为合成Eu3+掺杂SiO2微球的最佳合成方法,所得产物为粒径均一(直径370~380nm)、单分散性和球形度均较好的微球;在紫外光激发下,微球表现出较强的Eu3+特征红光发射.     

基于光流传感器的四旋翼飞行器设计

采用Texas Instruments公司的TM4C123GH6PM单片机作为四旋翼飞行控制系统和光流数据处理的核心单元,将九轴传感器MPU9250的陀螺仪、加速度计和磁力计经姿态解算后的角度数据作为飞行控制系统的飞行姿态反馈,超声波传感器所测量的高度数据作为飞行高度反馈,优象光流传感器所输出的位置数据作为位置反馈,设计了一款新型四旋翼飞行器.实验结果表明,该四旋翼飞行器自主导航系统可以实现室内自稳、定高和定点飞行功能.     

A distributed optical fiber bi-directional strain-displacement sensor

Abstract A distributed optical fiber strain-displacement sensor is developed, which consists of an optical fiber gauge of strain-dis-placement and an optical time domain reflectometer (OTDR). The operational principle is the modulation of fiber loss in OTDR, i. e. thestrain and displacement in monitoring position are obtained from the bending loss of optical fiber bonded on the optical fiber gauge of strain-displacement. After examining the strain and displacement in the cantilever and the micro displacement rack respectively, the result indi-cates that the distributed optical fiber gauge of strain-displacement can monitor strains or displacements in different sensitive lengths. Thekey technique for measuring bi-directional strain-displacement is the pretreatment of bending of the freely suspended optical fibers, whichcan be identified with OTDR by inserting time delay optical fiber.     

嵌入式微距测量实验平台的设计

在基础物理实验中,通常需测量一些微小的位移量,例如在杨氏模量实验中,使用光杠杆放大法,测量细钢丝的微小长度变化,实验难于调节且精度较差。从实验创新的角度出发,设计了一种利用单片机和位移光纤传感器测量微小距离的系统,该系统简单易用,灵敏度高,通过软件对测量线性化校准,可以较好地使用在微距测量方面。     

基于光电技术的圆度测量及最小二乘评定

提出了一种基于光电技术测量圆度误差的新方法.该方法将圆度误差转化为轴上物点的移动,利用理想光组轴向放大率理论来实现微位移的放大,并通过采用位置敏感探测器将光斑像点的位移转化为电信号的输出,从而实现位移与电信号的转化;在测量圆度的同时,采用圆光栅来测量工件转角,实现整周的圆轮廓实时记录;对于圆度误差的评定采用最小二乘法,并经过对比实验,证实该方法的测量原理可行,实现了圆度误差的整周连续测量,其测量精度可以达到1 μm.     

新型力觉双向液压伺服PD控制算法

力反馈技术在遥操作工程机器人作业领域中是一门新兴的前沿技术,进行这方面的研究具有广泛的应用前景.为此结合双向液压伺服系统的特点,通过对国内外的双向伺服控制系统分析,提出一种以主、从手之间的力偏差作为主动端控制信号,位置偏差和力偏差形成从手控制量的新型力反馈双向伺服控制系统,通过仿真实验结果表明,该算法对新型力觉双向液压伺服控制系统具有控制简单、收敛速度快、实时性好的特点,进而改善了系统的动态性能,具有较强的鲁棒性、自适应性和快速性.     

电液伺服阀控马达速度闭环数字控制系统的应用研究

研究计算机控制电液伺服阀控马达速度闭环系统的应用技术.采用光电编码器作为速度反馈元件,结构上将伺服阀与马达连接在一起,用嵌入式PC104总线实现智能控制算法.提高了系统的固有频率,实验结果表明,智能算法比常规PID 控制效果好,用单片机实现了光电编码器高精度、宽范围、快响应的数字测速装置.＃