学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

激光方向稳定系统中的若干关键技术的研究

作　者: 费杰
导　师: 赵维谦
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 激光方向稳定性反馈控制数字频率合成锁相放大
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 216次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

激光光束由于其亮度高、方向性好、相干性好等优点,常被作为直线基准广泛应用于加工和测量设备中。但由于受环境状态等因素的影响,制约了激光方向稳定精度的进一步提高,限制了激光在超精密加工和测量设备中的进一步应用。可见,抑制激光光束漂移,改善其方向稳定性是直线基准技术领域急需解决的关键技术。本文在原有的激光光束漂移量反馈控制准直技术的基础上,对光束漂移量信号的数据和频谱进行了分析,重点研究了一种集声光调制光强与光束漂移量反馈控制准直技术于一体的激光光束方向稳定方法及其测控电路系统,该方法通过声光调制实现光强调制,接着通过锁相放大电路检测并解调调制信号,然后通过DSP控制电路进一步对光束的漂移量进行反馈控制。具体包括:1.利用声光调制器将光束漂移量信号调制到远离工频及其倍频干扰和高频噪声的频带段,以期提高光束漂移量的检测精度。声光调制器的输入调制信号的振幅稳定性就显得尤为重要。本文采用了数字频率合成技术(DDS)来产生调制信号,它具有超宽的频率带宽、超高的频率分辨率和相位连续性等特点,可以实现声光调制信号的频率和振幅的高稳定性。2.本文采用锁相放大技术从噪声中提取出调制信号并完成解调,从而提高信噪比,为后续处理电路提供信号。光电检测电路由四部分组成,分别是I/V转换环节、锁相放大环节、低通滤波环节、运算环节。3.采用基于DSP的信号采集与控制电路系统,实现对光电接收电路的输出信号进行选择、滤波、A/D转换、处理、运算(主要是PID算法)、D/A转换。电路设计中将数字电路与模拟电路彻底分开,减少了耦合干扰。4.结合上述3个部分和其余机构完成了测控系统实验。分析了各部分的电路系统的性能指标、实验数据与误差。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景和意义  10-11
  1.2 国内外激光准直技术的研究现状  11-14
    1.2.1 国外的研究现状  12-13
    1.2.2 国内的研究现状  13-14
  1.3 激光调制技术在激光准直技术中的应用现状  14-15
  1.4 课题来源及主要研究内容  15-16
第2章光束漂移量检测与控制系统原理研究  16-37
  2.1 引言  16
  2.2 光束漂移量分离检测原理  16-18
    2.2.1 光束角漂量分离检测法  17-18
    2.2.2 光束平漂量分离检测法  18
  2.3 光束漂移量分离控制机构特性分析  18-20
    2.3.1 组平行镜特性  19
    2.3.2 角反射镜特性  19-20
  2.4 光束漂移量反馈控制原理  20-21
  2.5 制约光束方向稳定精度进一步改善的因素  21-28
    2.5.1 未调制光束漂移量实验数据分析  21-27
    2.5.2 声光调制后的光束漂移量实验数据分析  27-28
  2.6 光束漂移量调制检测技术  28-33
    2.6.1 激光调制方法  28-29
    2.6.2 声光调制机理  29-33
  2.7 数字频率合成(DDS)技术的原理  33-34
  2.8 信号调制与解调原理  34-36
    2.8.1 微弱光信号的检测原理  34-35
    2.8.2 锁相放大的原理与应用  35-36
  2.9 本章小结  36-37
第3章基于声光调制原理的光束漂移量锁相检测系统  37-49
  3.1 引言  37
  3.2 光束漂移量检测系统  37-38
  3.3 光束漂移量检测部分光学结构设计  38-39
  3.4 基于DDS技术的激光调制部分的设计与实现  39-42
    3.4.1 声光调制器的研究与实现  39
    3.4.2 基于DDS技术的调制信号发生电路  39-42
  3.5 调制激光信号的解调与检测电路部分的设计与实现  42-48
    3.5.1 光电探测器的研究与实现  42-45
    3.5.2 锁相放大检测电路的实现  45-48
  3.6 本章小结  48-49
第4章基于DSP的光束漂移量控制系统研制  49-63
  4.1 引言  49
  4.2 光束漂移量控制系统  49-50
  4.3 基于DSP的控制电路系统的设计  50-56
    4.3.1 前向选择部分的设计  51
    4.3.2 前向采集通道的设计  51-52
    4.3.3 核心控制单元的设计  52-55
    4.3.4 反馈控制信号输出部分  55-56
  4.4 控制系统中的软件实现  56-58
  4.5 执行机构的分析与设计  58-62
    4.5.1 压电陶瓷微位移器的分析  58-59
    4.5.2 压电陶瓷驱动电源的特性  59-60
    4.5.3 二维微位移工作台特性分析  60-62
    4.5.4 执行镜  62
  4.6 本章小结  62-63
第5章实验及误差分析  63-73
  5.1 引言  63
  5.2 光电检测部分的性能实验  63-68
    5.2.1 基于DDS的调制信号波形检测  63-65
    5.2.2 光电探测器性能实验与分析  65-66
    5.2.3 锁相放大的调制解调实验与分析  66-68
  5.3 DSP控制电路性能实验  68-70
    5.3.1 模数转换电路的性能实验  68-69
    5.3.2 数模转换电路的性能实验  69-70
    5.3.3 整体转换电路的性能实验  70
  5.4 激光束漂移量幅值测试  70-71
  5.5 系统的误差分析  71-72
    5.5.1 激光调制机构误差分析  71
    5.5.2 光电检测机构误差分析  71-72
    5.5.3 DSP控制机构误差分析  72
    5.5.4 反馈执行机构误差分析  72
  5.6 本章小结  72-73
结论  73-74
参考文献  74-79
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  79
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  79
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  79-80
致谢  80

激光方向稳定系统中的若干关键技术的研究

内容摘要

全文目录

相似论文