内反射角度传感器信号的检测系统设计

摘要

随着科技的飞速发展,机械加工与制造业也快速前进至超精密加工的行列。同时,现代企业的质量保证体系以及工业的几何计量测试,对居于最重要地位的在线检测精度的要求也随之大幅提高。其中,高精度、高分辨力、高可靠性的在线角度测量技术尤其是小角度测量技术对于现在的企业及工业生产显得尤为重要。现阶段小角度测量技术的准确度及精度随着科技发展及各项技术发明也得到了很大的提升,尤其是光学小角度测量技术。光学测角的精度及准确度较高,因此相应的设备也更加复杂,对信号的抗干扰性以及精度的要求也更高。
　　为了满足光学小角度测角系统的高要求,我们针对光学全内反射测角法,设计并试制了信号调制解调系统,对处理电路分析并仿真模拟,以提高测量光的抗干扰性以及测量的准确度。本设计采用光源直接调制的方法,利用正弦波对激光进行光强调制,设计相关电路完成信号的实时检测、处理、显示,分析相关电路的性能,为下一步的在线检测打下基础。
　　本论文的主要工作包含以下几个方面:
　　1.论述本研究的目的及意义,通过查阅资料,对目前国内外光学测角技术的现状及发展趋势进行综合分析。
　　2.分析信号调制解调的相关原理,介绍激光光源采用光强直接调制以及结合自动锁相电路的相敏解调的具体实现方法。
　　3.根据该测角传感器的工作原理,设计实现了稳功率LD驱动电路、直接光强调制电路、启动缓冲即慢启动保护电路、锁相及相敏解调电路、数模转换电路、基于MSP430的数据处理、显示电路。
　　4.编写角度信息转换程序并结合MSP430及AD电路进行数据转换以及显示的验证,对信号处理电路部分进行实验仿真分析,分析误差产生的原因。

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第一章 绪论

1.1本课题的研究背景及意义

1.2小角度测量技术发展概况

1.3常见微小角度测量仪器

1.4本文采用的方法及主要工作

第二章 电信号调制解调方法原理

2.1调制分类及基本原理

2.2调幅调制及其测量电路

2.3调频调制及其测量电路

2.4调相调制及其测量电路

2.5本章小结

第三章 系统信号调制方法设计

3.1光源的选择

3.2光源的调制

3.3信号解调方法介绍

3.4本章小结

第四章 信号检测系统电路设计

4.1正弦波发生电路

4.2半导体激光器与信号调制电路

4.3信号处理电路

4.4数据处理部分电路设计

2.5V参考电压

4.5数据显示部分设计

4.6本章小结

第五章 系统实验结果及误差分析

5.1实验调试结果

5.2实验误差分析

5.3本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢