荧光显微成像系统中纳米级位移伺服控制器的设计

发布时间：2021-08-12 08:47

　　在荧光显微成像系统中,一个重要的部件是控制显微物镜轴向纳米级微位移的控制系统。高分辨率的位移伺服控制器控制显微物镜在z轴方向的纳米级移动可实现样本的亚微米级以至更小间隔的光学切片成像,然后利用得到的数据进行三维重建便可构建出样本的三维图像。位移伺服控制器的要求是高分辨率,控制显微物镜在纳米级移动,且线性好、稳定度高。本课题的主要内容是设计满足荧光显微成像实验要求的纳米级位移伺服控制器。本课题设计的微位移伺服控制器基于压电晶体。压电晶体理论上具有无限小的分辨率,且负载能力强,广泛地用于精密机械控制领域。我们设计的微位移伺服控制器包括两部分:以Cypress公司产品EZ-USB FX2为核心的微处理机系统部分和以闭环控制、高压驱动电路为主的伺服控制模拟电路部分。在设计开发过程中,解决了一系列技术问题,如地线布线不良引入的工频干扰、编码器干扰、高压驱动带容性负载的稳定性问题、系统上电下电过程中对压电晶体的保护问题等。对研制的实验样机用荧光珠实验测试了控制器的性能。实验结果表明,微位移控制器的线性和稳定性良好,基本满足荧光显微成像的要求。目前z轴分辨率尚未测定,微位移控制器也尚未应用于生物实验... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

压电晶体发展历史

电晶体的逆压电效应可以通过改变施加的电场机械部分封装在一起可得到压电晶体驱动器，达到亚纳米级的精度，且无机械摩擦；(2) 有可性呈容性，在静态操作时基本不需要电流；(4)体驱动器分为两种，带位移传感器的和不带位ente, PI）公司的系列产品中P-721 和P-725 是带而P-720 不带位移传感器，用于开环控制系统定位，但是因为其用于开环设计，所以只能应721 和P-725 系列拥有良好的线性和可重复性。。它适用于任何的显微物镜，安装容易，具有 10的传感器为线性可变差分变压器（Linear ）[ 6]。

晶体微位移控制器的研究进展光显微成像系统中，微位移控制器是重要的组定度的微位移控制器是必要的，因为压电晶体毫伏的驱动电压。为模拟控制器和数字控制器。模拟控制器能实据的转换；数字控制器拥有高精度的数模转换数字信号处理器 DSP，能提供更好的数字处理算的系统响应和稳定度。微控制器是德国PI公司的低压PZT位移伺服控系统有两种模式，分别是开环控制模式和闭环控方式：(1) 手控输入；(2) 外部模拟信号输入；口。E-662 支持Strain Gauge传感器和LVDT传感


本文编号：3338005