單晶爐液位檢測研究.pdf

1、直拉法單晶爐是生產(chǎn)硅單晶的關鍵技術裝備，在拉晶過程中，隨著晶體生長的進行，坩堝內(nèi)熔硅液位下降，為了保證較高拉晶質(zhì)量而必須將熔硅液位控制在恒定位置，因此需要對單晶爐熔硅液位進行高精確度檢測以便及時將熔硅液面調(diào)整到要求的位置。單晶爐液面測距精度要求比較高：目標值±0.2mm（建議為目標值±0.1mm），而單晶爐室特殊的高溫密閉氬氣環(huán)境以及熔硅液面存在的波動現(xiàn)象加大了單晶爐熔硅液面位置高精度檢測的難度。
　　 本文主要研究基于線陣CC

2、D的單晶爐激光三角液位檢測方法，主要內(nèi)容如下：
　　 首先，研究設計了基于線陣CCD的單晶爐激光三角液位檢測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方案。
　　 其次，由于直拉單晶爐設備特殊的結(jié)構(gòu)及拉晶工藝要求，使得系統(tǒng)的液位檢測分辨率較低，進而限制了液位檢測精度的提高，針對此問題，本文研究提出了一種能夠提高激光三角液位檢測系統(tǒng)液位檢測分辨率的曲面鏡線性放大光路設計方法及其相應的線性放大曲面鏡光路的數(shù)值計算方法，并通過MATLAB仿真實驗驗證了該

3、光路設計方法的有效性，實驗結(jié)果表明，這種曲面鏡線性放大光路能夠?qū)⒁好娴奈⑿∥灰谱兓€性放大為光電檢測器上的光點位移變化，有效提高系統(tǒng)的液位檢測分辨率；通過仿真實驗對在激光三角液位檢測系統(tǒng)基本參數(shù)取值一定的情況下，曲面鏡線性放大光路系統(tǒng)各種可變參數(shù)的取值變化對液位檢測誤差大小的影響進行了深入的分析研究，實驗結(jié)果表明，光路系統(tǒng)各種可變參數(shù)取值的不同直接影響到液位檢測誤差的大小，可以通過選取合適及最優(yōu)的可變參數(shù)取值使曲面鏡線性放大光路具有較好

4、的線性放大功能，從而保證單晶爐激光三角液位檢測系統(tǒng)具有較高的液位檢測精度。
　　 最后，針對拉晶過程中單晶爐熔硅液面存在的波動現(xiàn)象嚴重影響液位檢測精度提高的問題，本文提出將自適應噪聲抵消(ANC)方法用于抑制消除單晶爐熔硅液位波動干擾噪聲，并深入研究了采用數(shù)字高通濾波器(DHPF)獲取ANC系統(tǒng)參考信號的方法，提出了基于DHPF的液位波動干擾噪聲ANC方法來抑制消除液位波動干擾噪聲提取真實的液位檢測信號；在MATLAB環(huán)境下研究