光場式時柵傳感器信號產(chǎn)生與采集的硬件系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、精密位移測量儀器可分為非光學(xué)和光學(xué)兩大類。光學(xué)位移傳感器憑借著非接觸測量、材料適應(yīng)范圍廣和寬動態(tài)范圍等特點，在精密測量領(lǐng)域中得到了廣泛地運用。然而，傳統(tǒng)光學(xué)位移傳感器的制造設(shè)備極其昂貴，且其相關(guān)技術(shù)對我國封鎖。針對此種情況，課題組所在的實驗室研制出了一種以時間脈沖為測量基準的位移傳感器，并命名為時柵傳感器。但是，現(xiàn)有的磁場式時柵也存在著抗電磁干擾能力差和制造精度不高等問題。
　　基于上述情況，課題組創(chuàng)新性地將光學(xué)測量技術(shù)和時柵傳感

2、器結(jié)合起來，設(shè)計了一種交變光場時空耦合和光刻技術(shù)相結(jié)合的新型時柵位移傳感器───光場式時柵，通過借助光場耦合信號抗電磁干擾能力更強、光刻技術(shù)制造精度更高的優(yōu)勢提高位移傳感器的測量精度。本課題在國家自然科學(xué)基金的資助下展開了關(guān)于光場式時柵傳感器的相關(guān)理論研究，以及光場式時柵信號產(chǎn)生與采集的硬件系統(tǒng)設(shè)計工作。主要研究內(nèi)容如下：
　　1）深入研究光場式時柵的測量原理，建立了光場式時柵的數(shù)學(xué)模型，從理論上分析了不同參數(shù)的變化所體現(xiàn)出的誤差

3、規(guī)律，并利用Matlab對其進行仿真驗證。
　　2）根據(jù)時柵傳感器的時空轉(zhuǎn)換原理，利用兩路幅值頻率一致、相位相差90度的正弦信號驅(qū)動光源，獲得的兩路時間上正交的交變光場通過空間正交的“柵面”結(jié)構(gòu)后，將形成時空耦合的光場駐波信號，再將駐波信號通過硬件電路合成一路電行波信號，從而實現(xiàn)“時間量測量空間量”。
　　3）搭建了實驗平臺，給出了各個階段傳感器信號的波形且進行了分析，驗證了光場式時柵信號產(chǎn)生與采集系統(tǒng)的設(shè)計方案是切實可行的