双光栅干涉位移计的研究

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随着现代制造向高精方向发展,满足一般实验和生产条件下的高精密、大量程的位移测量和校准面临着紧迫的需求。为此,本文研究了一种基于双光栅干涉原理的高精密、大量程位移计。  该位移计基于双光栅干涉原理,采用半导体激光器作为光源,衍射光栅栅格间距作为测量基准,因而具有大量程、高分辨率的特点;同时结构简单、紧凑、体积小,具有强的抗干扰能力和良好的稳定性,因此能够满足一般实验和生产条件的需要,具有一定的应用前景。  本文研究了双光栅干涉位移测量原理,设计了简单、紧凑的光路布局结构,给出了光电接收的理论推导,讨论了光电接收器的放置方法。采用滚柱导轨副来实现光栅副的相对运动,形成了稳定的位移计机械结构,而且导轨副成对使用,可以减小导轨的误差影响,降低了机械部分的加工要求和成本。采用单稳四细分辨向电路来辨别位移计的位移方向,并在辨向的基础上完成信号的四细分。设计了基于单片机的信号采集、处理和数显系统,通过对两路正交正弦波信号的采集、A/D转换和软件细分处理,可以有效的提高位移计的分辨率。最后,对影响位移计精度的主要因素如光栅制造误差、机械系统误差和电路误差方面进行了分析。
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