移相干涉仪中主动抗振及电器集成控制技术研究

摘要

移相干涉术是一种高精度、高灵敏度的光学测试方法,极易受外界振动的影响,为解决光干涉测试中的振动问题,该文在比较了国内外干涉抗振技术后,提出了采用光外差干涉测量振动,以PZT为振动补偿元件的主动抗振方案;详细讨论了抗振方案的原理、电路系统的设计制作、DSP的程序编制;最后进行了抗振实验.实验表明在50Hz·λ以下的振动条件下,电路系统能在驱动PZT进行振动补偿的同时实现移相,计算结果和没有振动时一致.数字波面干涉仪是集光、机、电、算于一体的智能化测试仪器,电器部分的比重很大,为此需要研究干涉仪的电器集成控制.该文采用微处理器作为整个控制电路的核心,全面介绍了电路的设计原理,编制了相关控制程序,最后在干涉仪上进行了联机调试.实验表明整个电器集成控制电路工作稳定、可靠.

目录

文摘

英文文摘

0绪论

0.1课题的研究背景

0.2本文的主要工作

1移相干涉仪抗振和电器集成化技术简介

1.1移相干涉术

1.1.1四步移相法

1.1.2重叠四步平均法

1.2抗振技术发展概况

1.2.1振动对光干涉测试的影响

1.2.2被动抗振技术

1.2.3主动抗振技术

1.3电器集成控制技术

1.3.1干涉仪电器控制

1.3.2干涉仪电器集中控制方案

1.4本章小节

2外差法主动抗振技术方案

2.1振动信号的测量

2.1.1光外差干涉

2.1.2外差干涉测振原理

2.1.3相位测量

2.2抗振反馈控制

2.2.1反馈控制系统框图

2.2.2移相的实现方法

2.2.3抗振反馈系统工作流程图

2.3本章小结

3外差法主动抗振系统电路设计与软件编程

3.1光外差信号探测

3.2比相电路

3.3 DSP及接口设计

3.3.1 TMS320VC5410的介绍

3.3.2 DSP接口设计

3.4 DSP外围电路设计

3.4.1 A/D转换电路

3.4.2 D/A转换电路

3.4.3异步串行口电路设计

3.4.4时钟设计

3.4.5电源电路设计

3.4.6按键及指示灯电路

3.5存储器设计

3.5.1 TMS320VC5410的存储映射空间

3.5.2存储器的设计

3.6 DSP程序的编制

3.6.1 DSP程序的开发方法

3.6.2主程序的结构

3.6.3 DSP引导装载程序

3.7本章小结

4主动抗振系统实验

4.1实验平台

4.1.1抗振系统实验硬件平台

4.1.2干涉图处理软件

4.2 PZT频率响应测试

4.2.1提高PZT频率响应的措施

4.2.2 PZT频率特性测试

4.3抗振系统实验

4.3.1光电探测实验

4.3.2振动探测实验

4.3.3抗振效果实验

4.3.4移相实验

4.3.5波面测试实验

4.4误差分析

4.4.1 AD8302比相带来的误差

4.4.2 A/D转换带来的误差

4.4.3 PZT的相位延迟

4.4.4相位锁定误差

4.4.5其他误差

4.5本章小结

5集成控制电路设计与程序编制

5.1单片机及外围电路

5.1.1单片机AT89C51

5.1.2键盘电路

5.1.3监控电路

5.1.4异步串行口电平转换电路

5.2变焦镜头控制电路

5.2.1变焦镜头接口电路

5.2.2电机速度调节方法

5.2.3速度参数的存储

5.3视频切换电路

5.4 D/A转换电路

5.5 PZT驱动电源

5.5.1电源功率

5.5.2开关稳压电源

5.5.3功率放大电路

5.6控制程序的编制

5.6.1主程序

5.6.2中断服务程序

5.7实验结果

5.7.1 PZT驱动电源性能测试

5.7.2相关装置实物图

5.8本章小结

6全文小结

6.1本文所做的工作

6.2有待提高的方面

致谢

参考文献

附录A抗振电路原理图

附录B电器集成控制电路原理图