2.5维大范围纳米激光干涉测长信号处理子系统的研究

论文题目: 2.5维大范围纳米激光干涉测长信号处理子系统的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 测试计量技术及仪器

作者: 高宏堂

导师: 邵宏伟

关键词: 纳米测量,激光干涉仪,误差补偿,干涉信号处理

文献来源: 中国计量科学研究院

发表年度: 2005

论文摘要: 纳米科学技术是二十世纪80年代发展起来的新兴科学技术，它的研究受到世界各国的广泛关注，而纳米测量技术作为纳米科学技术的一个重要分支，迫切需要解决目前机械、材料、电子等工业中纳米级高精度测量问题。国家十五重大科技专项课题“2．5维大范围纳米测量与校准系统”就是为解决我国机械、微电子等工业中的纳米测量的量值溯源问题而开展的。本文所研制的激光干涉测长信号处理子系统属于课题中较为关键的一部分，将用于大范围纳米激光干涉测长信号实时处理。 论文首先介绍了纳米技术及高精度激光干涉位移测量技术的发展现状，以此为基础，分析和介绍了课题的纳米级高精度共模抑制偏振激光干涉光学系统。 干涉信号处理是全文的重点。论文首先分析和设计了一套配合干涉仪光学部分使用的信号处理硬件电路系统，该电路系统由低噪声前置放大，干涉信号调理及放大，高速DSP数字信号处理三部分组成。干涉信号的处理方案采用以软件为主，硬件为辅的方案。为了能够提高信号处理的精度和速度，论文对干涉信号及其误差做了全面分析，确定信号三差(信号的直流电平误差、幅度不等误差和正交误差)是干涉信号中的主要误差。这样，以消除干涉信号三差为出发点，研究和分析了干涉信号误差的补偿方法，确定了离线误差补偿和在线动态误差补偿两种补偿方案。在动态补偿方案中，创新地提出了纯软件的动态误差补偿方案(P方法补偿)。最后，以信号误差补偿为基础，完成了干涉仪纳米级高分辨率测量软件的设计。 论文最后部分给出了一套能够验证电路及软件系统精度的试验系统，对设计出的干涉信号处理电路及软件系统的精度和数据处理方法做了试验验证。试验结果表明，电路系统自身分辨率约为0.04nm，P方法动态误差补偿精度和速度比传统的Heydemman方法都要好，电路系统可以用于大范围纳米激光测长干涉仪。 本论文的研究成果将为课题“2．5维大范围纳米测量与校准系统”的完成提供重要的技术保障，为早日实现国家纳米测量技术基标准的建设做出贡献。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 综述

1.1 纳米技术研究概况

1.2 纳米测量技术的研究发展概况

1.2.1 纳米测量技术研究的国内外现状

1.2.2 目前能实现纳米测量的仪器和方法

1.2.3 激光干涉仪用于纳米测量的重要性

1.2.4 各种适合于纳米测量的激光干涉仪的光学测量原理介绍

1.3 纳米测量待解决的问题

1.4 课题要解决的实际问题和主要研究内容

1.4.1 主课题相关情况说明

1.4.2 本子课题要解决的实际问题和研究内容

第二章 2.5维激光干涉测长干涉仪总体方案

2.1 国际上大范围多维纳米激光干涉测长光学测量方案

2.1.1 2.5维大范围纳米激光干涉测长干涉仪光路

2.2 2.5维大范围纳米激光干涉测长电路系统方案

2.3 2.5维大范围纳米激光干涉测长测量软件方案

第三章 激光干涉仪硬件电路系统

3.1 干涉信号放大及调理电路

3.1.1 前置放大电路

3.1.2 信号放大及调理电路

3.2 干涉仪数字电路系统

3.2.1 模拟信号AD变换及与DSP的接口电路

3.2.2 位移方向识别及干涉条纹大数计数电路

第四章 干涉仪信号处理方法及软件

4.1 干涉仪测量信号及误差分析

4.1.1 矢量分析法

4.1.2 一般数学计算方法

4.2 干涉仪测量信号误差修正方法探讨

4.2.1 离线误差修正方法(H法)

4.2.2 动态修正方法

4.2.3 误差修正方法比较

4.3 信号处理过程及测量软件分析

4.3.1 信号处理过程

4.3.2 实时位移计算

第五章 试验系统设计及试验分析

5.1 试验系统设计

5.1.1 信号发生系统

5.1.2 双端口数据通信试验系统

5.1.3 高精度多参数数码显示器

5.2 系统试验及分析

5.2.1 软件细分计算及AD系统精度实验

5.2.2 电路系统噪声测试

5.2.3 H方法与P方法的误差修正比较

5.3 全系统精度估算

5.3.1 不确定度分析数学模型

5.3.2 不确定度估算

总结与展望

总结

展望

参考文献

附录 (试验电路系统照片)

致谢

发布时间: 2007-06-19

参考文献

• [1].外差激光干涉光学非线性误差建模及校正方法研究[D]. 张敏琦.哈尔滨工业大学2018
• [2].基于科技馆展品设计—激光干涉衍射仪设计研究[D]. 高红敏.山东师范大学2017
• [3].低频零差激光干涉测振非线性分析与补偿技术[D]. 久元溦.哈尔滨工业大学2016
• [4].基于激光干涉的声信号接收显示与处理研究[D]. 高春生.哈尔滨工程大学2011
• [5].单频激光干涉测振关键技术研究[D]. 郭玄标.哈尔滨工业大学2015
• [6].基于相位调制的激光干涉位移测量系统关键技术研究[D]. 马琳.合肥工业大学2014
• [7].激光干涉高速信号处理[D]. 黄晓清.合肥工业大学2014
• [8].激光干涉粒子成像测量技术的理论与实验研究[D]. 陈益亮.天津大学2010
• [9].基于光学倍程的纳米位移计量系统的研究[D]. 黑亚君.华中科技大学2016
• [10].用于非接触眼压测量仪的激光干涉技术研究[D]. 邢文烈.天津大学2004

相关论文

• [1].基于PSD的微小位移测量系统研究[D]. 曾为.华中科技大学2006
• [2].基于PSD的微距测量系统研究[D]. 林眉德.浙江大学2007
• [3].低频微小振动的激光干涉测量方法与实验研究[D]. 孙佳星.哈尔滨工程大学2007
• [4].高速双纵模双频激光干涉仪系统的研究[D]. 闫晓茹.四川大学2004
• [5].中频差双频激光干涉测量系统的初步研究[D]. 范志军.清华大学2004
• [6].激光合成波长干涉纳米测量系统及其信号处理方法的研究[D]. 韦丰.浙江大学2005
• [7].双纵模双频激光干涉仪信号处理系统的研究[D]. 康岩辉.四川大学2005
• [8].高精度温度控制及PTF测量的研究[D]. 崔建军.中国计量科学研究院2006
• [9].单频激光干涉测长系统抗干扰性及细分技术的研究[D]. 薛江蓉.南京理工大学2004

标签：纳米测量论文;  激光干涉仪论文;  误差补偿论文;  干涉信号处理论文;