拍频Fabry-Perot激光干涉测量系统控制方法及软件设计研究
发布时间：2021-03-01 08:35
激光干涉测量技术以其测量准确度高、分辨力良好和测量范围大等特点,广泛应用于芯片加工,高精密设备制造等领域的精度检测工作中。不断提高的加工制造精度对生产工艺水平提出越来越高的要求,这使得相关的高精密测量技术精度也必须得到相应的提升。拍频Fabry-Perot（法布里-珀罗,下文简称F-P）激光干涉测量技术能把位移,应变等常规几何量的测量溯源到时间频率上。其测量准确度理论上可以达到皮米量级,其测量准确度能够满足现代生产工艺测量技术的计量体系精度要求,因此开展高精度的拍频F-P激光干涉测量技术研究具有重要的研究意义。论文介绍了拍频F-P干涉测量技术和常用控制方法的国内外研究现状,描述了拍频F-P激光干涉测量原理,分析了测量系统相关的仪器设备的工作特性,引出了整个测量过程中微动控制和透射光强峰值锁定控制设计优化的必要性。首先提出了采用一种基于积分分离的数字增量型梯形PID控制方法来对微动系统的控制性能进行有效的优化,从而提高其定位准确度;其次采用神经网络优化后的模糊PID控制方法对透射光强峰值锁定的控制性能进行改善,从而提高测量系统光强锁峰准确度。为了有效地消除实际数据采集过程中存在的多种小幅...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉原理图??如图１．１所示，平面镜０１和Ｇ２构成了?Ｆ－Ｐ空气谐振腔，从Ｓ处出射的发散光通过??
浙江理工大学硕士学位论文?拍频Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ激光干涉测量系统控制方法及软件设计研究??＾Ｂ——————??图１．２?Ｆ－Ｐ干涉条纹??Ｆ－Ｐ标准具主要是利用Ｆ－Ｐ谐振腔的选频作用对通过的光波根据其频率特性进行过??滤。不同谐振腔长的Ｆ－Ｐ标准具能够使不同特定频率的光波通过，从而出现了?Ｆ－Ｐ可调??谐滤波器。其中，最常用的滤波器是压电陶瓷（ＰＺＴ）驱动的光纤Ｆ－Ｐ（ＦＦＰ）滤波器，它在光??学传感、光谱分析以及光纤通信等领域得到广泛应用。例如，在光纤式布拉格光栅（ＦＢＧ）??传感器系统应用中，ＦＦＰ滤波器经常被用来解调ＦＢＧ反射或者透射的中心波长。２０１７??年，李元元等人研发了一种基于ＭＥＭＳ技术的新型Ｆ－Ｐ滤波器，其体积微小，具有良好??的调谐控制性能和波长选择性，能够很好地改善Ｆ－Ｐ滤波器在光学通信中的应用性能［５］。??２０１８年，路元刚等人针对Ｆ－Ｐ滤波器中压电陶瓷存在的迟滞和蠕变特性，提出了一种基??于压电陶瓷迟滞蠕变补偿控制和热标准具的Ｆ－Ｐ滤波器解调方法如图１．３为基于标准??具的ＦＢＧ传感系统结构图。??／?Ａ????｜?Ｆ－Ｐ光纤?＿????宽带光源?Ｔ＼?ｔ￣＾?＂＂Ｏｖ３）！?ＦＢＣ，???＾隔离器?＿〒器＿?５ｊ?ｊ??Ｉ驱动电路?准??Ｉ?具??Ｉ?Ｄ／Ａ?Ｖ?Ｉ??Ｖ?Ｖ??＇－ｒ?Ｖ??ｉ?Ａ／Ｄ??＼?ｒ???１计算机??图１．３基于标准具的ＦＢＧ传感系统结构图??相比于Ｆ－Ｐ标准具，Ｆ－Ｐ干涉仪更侧重于使用Ｆ－Ｐ谐振腔腔长和干涉激光的相位或??者谐振频率的对应关系来测量工业生产中的重要参量。其中，光纤式Ｆ－Ｐ传感器是利用?
浙江理工大学硕士学位论文?拍频Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ激光干涉测量系统控制方法及软件设计研究??＾Ｂ——————??图１．２?Ｆ－Ｐ干涉条纹??Ｆ－Ｐ标准具主要是利用Ｆ－Ｐ谐振腔的选频作用对通过的光波根据其频率特性进行过??滤。不同谐振腔长的Ｆ－Ｐ标准具能够使不同特定频率的光波通过，从而出现了?Ｆ－Ｐ可调??谐滤波器。其中，最常用的滤波器是压电陶瓷（ＰＺＴ）驱动的光纤Ｆ－Ｐ（ＦＦＰ）滤波器，它在光??学传感、光谱分析以及光纤通信等领域得到广泛应用。例如，在光纤式布拉格光栅（ＦＢＧ）??传感器系统应用中，ＦＦＰ滤波器经常被用来解调ＦＢＧ反射或者透射的中心波长。２０１７??年，李元元等人研发了一种基于ＭＥＭＳ技术的新型Ｆ－Ｐ滤波器，其体积微小，具有良好??的调谐控制性能和波长选择性，能够很好地改善Ｆ－Ｐ滤波器在光学通信中的应用性能［５］。??２０１８年，路元刚等人针对Ｆ－Ｐ滤波器中压电陶瓷存在的迟滞和蠕变特性，提出了一种基??于压电陶瓷迟滞蠕变补偿控制和热标准具的Ｆ－Ｐ滤波器解调方法如图１．３为基于标准??具的ＦＢＧ传感系统结构图。??／?Ａ????｜?Ｆ－Ｐ光纤?＿????宽带光源?Ｔ＼?ｔ￣＾?＂＂Ｏｖ３）！?ＦＢＣ，???＾隔离器?＿〒器＿?５ｊ?ｊ??Ｉ驱动电路?准??Ｉ?具??Ｉ?Ｄ／Ａ?Ｖ?Ｉ??Ｖ?Ｖ??＇－ｒ?Ｖ??ｉ?Ａ／Ｄ??＼?ｒ???１计算机??图１．３基于标准具的ＦＢＧ传感系统结构图??相比于Ｆ－Ｐ标准具，Ｆ－Ｐ干涉仪更侧重于使用Ｆ－Ｐ谐振腔腔长和干涉激光的相位或??者谐振频率的对应关系来测量工业生产中的重要参量。其中，光纤式Ｆ－Ｐ传感器是利用?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID的高精度温度控制系统[J]. 张宝峰,张燿,朱均超,豆梓文,符烨. 传感技术学报. 2019(09)
[2]高精度激光器电流驱动与交流温控系统设计[J]. 缪存孝,邢国柱,刘建丰,万双爱,杨竞,闫晓强. 红外与激光工程. 2019(09)
[3]螺杆桩机动力头双电机模糊控制策略研究[J]. 吴龙正,马飞,廖哲. 机电工程. 2019(10)
[4]离子聚合物-金属复合材料模糊PID控制方法研究[J]. 胡小品,常龙飞,李超群,卞长生,朱子才. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(08)
[5]基于GA优化BP网络的永磁同步电机PID控制方法研究[J]. 张震,张丰收,宋卫东. 电力科学与工程. 2019(08)
[6]光栅精密位移测量技术发展综述[J]. 高旭,李舒航,马庆林,陈伟. 中国光学. 2019(04)
[7]超声波电机专家PID转速控制[J]. 周颖,史敬灼. 微电机. 2019(07)
[8]基于神经网络PID的无人机自适应变量喷雾系统的设计与试验[J]. 岑振钊,岳学军,王林惠,凌康杰,程子耀,卢杨. 华南农业大学学报. 2019(04)
[9]专家PID动态控制窄缝挑坎形态的研究[J]. 徐洪. 科技创新与应用. 2019(19)
[10]一种基于法布里-珀罗干涉仪的位移测量方法[J]. 任冬梅,朱振宇,段小艳,李华丰,万宇. 计测技术. 2018(04)
博士论文
[1]基于Fabry-Perot干涉与原子晶格间距的微位移计量及溯源研究[D]. 崔建军.天津大学 2014
硕士论文
[1]法—珀干涉微位移测量快速换模锁相技术研究[D]. 童中雷.浙江理工大学 2018
[2]基于神经网络PID控制的水轮机调节系统研究[D]. 邢鹏飞.华北水利水电大学 2017
本文编号：3057230
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉原理图??如图１．１所示，平面镜０１和Ｇ２构成了?Ｆ－Ｐ空气谐振腔，从Ｓ处出射的发散光通过??
浙江理工大学硕士学位论文?拍频Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ激光干涉测量系统控制方法及软件设计研究??＾Ｂ——————??图１．２?Ｆ－Ｐ干涉条纹??Ｆ－Ｐ标准具主要是利用Ｆ－Ｐ谐振腔的选频作用对通过的光波根据其频率特性进行过??滤。不同谐振腔长的Ｆ－Ｐ标准具能够使不同特定频率的光波通过，从而出现了?Ｆ－Ｐ可调??谐滤波器。其中，最常用的滤波器是压电陶瓷（ＰＺＴ）驱动的光纤Ｆ－Ｐ（ＦＦＰ）滤波器，它在光??学传感、光谱分析以及光纤通信等领域得到广泛应用。例如，在光纤式布拉格光栅（ＦＢＧ）??传感器系统应用中，ＦＦＰ滤波器经常被用来解调ＦＢＧ反射或者透射的中心波长。２０１７??年，李元元等人研发了一种基于ＭＥＭＳ技术的新型Ｆ－Ｐ滤波器，其体积微小，具有良好??的调谐控制性能和波长选择性，能够很好地改善Ｆ－Ｐ滤波器在光学通信中的应用性能［５］。??２０１８年，路元刚等人针对Ｆ－Ｐ滤波器中压电陶瓷存在的迟滞和蠕变特性，提出了一种基??于压电陶瓷迟滞蠕变补偿控制和热标准具的Ｆ－Ｐ滤波器解调方法如图１．３为基于标准??具的ＦＢＧ传感系统结构图。??／?Ａ????｜?Ｆ－Ｐ光纤?＿????宽带光源?Ｔ＼?ｔ￣＾?＂＂Ｏｖ３）！?ＦＢＣ，???＾隔离器?＿〒器＿?５ｊ?ｊ??Ｉ驱动电路?准??Ｉ?具??Ｉ?Ｄ／Ａ?Ｖ?Ｉ??Ｖ?Ｖ??＇－ｒ?Ｖ??ｉ?Ａ／Ｄ??＼?ｒ???１计算机??图１．３基于标准具的ＦＢＧ传感系统结构图??相比于Ｆ－Ｐ标准具，Ｆ－Ｐ干涉仪更侧重于使用Ｆ－Ｐ谐振腔腔长和干涉激光的相位或??者谐振频率的对应关系来测量工业生产中的重要参量。其中，光纤式Ｆ－Ｐ传感器是利用?
浙江理工大学硕士学位论文?拍频Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ激光干涉测量系统控制方法及软件设计研究??＾Ｂ——————??图１．２?Ｆ－Ｐ干涉条纹??Ｆ－Ｐ标准具主要是利用Ｆ－Ｐ谐振腔的选频作用对通过的光波根据其频率特性进行过??滤。不同谐振腔长的Ｆ－Ｐ标准具能够使不同特定频率的光波通过，从而出现了?Ｆ－Ｐ可调??谐滤波器。其中，最常用的滤波器是压电陶瓷（ＰＺＴ）驱动的光纤Ｆ－Ｐ（ＦＦＰ）滤波器，它在光??学传感、光谱分析以及光纤通信等领域得到广泛应用。例如，在光纤式布拉格光栅（ＦＢＧ）??传感器系统应用中，ＦＦＰ滤波器经常被用来解调ＦＢＧ反射或者透射的中心波长。２０１７??年，李元元等人研发了一种基于ＭＥＭＳ技术的新型Ｆ－Ｐ滤波器，其体积微小，具有良好??的调谐控制性能和波长选择性，能够很好地改善Ｆ－Ｐ滤波器在光学通信中的应用性能［５］。??２０１８年，路元刚等人针对Ｆ－Ｐ滤波器中压电陶瓷存在的迟滞和蠕变特性，提出了一种基??于压电陶瓷迟滞蠕变补偿控制和热标准具的Ｆ－Ｐ滤波器解调方法如图１．３为基于标准??具的ＦＢＧ传感系统结构图。??／?Ａ????｜?Ｆ－Ｐ光纤?＿????宽带光源?Ｔ＼?ｔ￣＾?＂＂Ｏｖ３）！?ＦＢＣ，???＾隔离器?＿〒器＿?５ｊ?ｊ??Ｉ驱动电路?准??Ｉ?具??Ｉ?Ｄ／Ａ?Ｖ?Ｉ??Ｖ?Ｖ??＇－ｒ?Ｖ??ｉ?Ａ／Ｄ??＼?ｒ???１计算机??图１．３基于标准具的ＦＢＧ传感系统结构图??相比于Ｆ－Ｐ标准具，Ｆ－Ｐ干涉仪更侧重于使用Ｆ－Ｐ谐振腔腔长和干涉激光的相位或??者谐振频率的对应关系来测量工业生产中的重要参量。其中，光纤式Ｆ－Ｐ传感器是利用?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID的高精度温度控制系统[J]. 张宝峰,张燿,朱均超,豆梓文,符烨. 传感技术学报. 2019(09)
[2]高精度激光器电流驱动与交流温控系统设计[J]. 缪存孝,邢国柱,刘建丰,万双爱,杨竞,闫晓强. 红外与激光工程. 2019(09)
[3]螺杆桩机动力头双电机模糊控制策略研究[J]. 吴龙正,马飞,廖哲. 机电工程. 2019(10)
[4]离子聚合物-金属复合材料模糊PID控制方法研究[J]. 胡小品,常龙飞,李超群,卞长生,朱子才. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(08)
[5]基于GA优化BP网络的永磁同步电机PID控制方法研究[J]. 张震,张丰收,宋卫东. 电力科学与工程. 2019(08)
[6]光栅精密位移测量技术发展综述[J]. 高旭,李舒航,马庆林,陈伟. 中国光学. 2019(04)
[7]超声波电机专家PID转速控制[J]. 周颖,史敬灼. 微电机. 2019(07)
[8]基于神经网络PID的无人机自适应变量喷雾系统的设计与试验[J]. 岑振钊,岳学军,王林惠,凌康杰,程子耀,卢杨. 华南农业大学学报. 2019(04)
[9]专家PID动态控制窄缝挑坎形态的研究[J]. 徐洪. 科技创新与应用. 2019(19)
[10]一种基于法布里-珀罗干涉仪的位移测量方法[J]. 任冬梅,朱振宇,段小艳,李华丰,万宇. 计测技术. 2018(04)
博士论文
[1]基于Fabry-Perot干涉与原子晶格间距的微位移计量及溯源研究[D]. 崔建军.天津大学 2014
硕士论文
[1]法—珀干涉微位移测量快速换模锁相技术研究[D]. 童中雷.浙江理工大学 2018
[2]基于神经网络PID控制的水轮机调节系统研究[D]. 邢鹏飞.华北水利水电大学 2017
本文编号：3057230
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