CNKI大学生论文检测系统
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2.7%(79) 2.7%(79) 第2章迈克尔逊干涉位移测量系统设计(总2920字)
0.5%(29) 0.5%(29) 第3章系统设计(总5285字)
0%(0) 0%(0) 第4章实验测试与结果分析(总4365字)
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指导教师审查结果
指导教师: 任秀云
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1 基于迈克尔逊干涉仪的高精度位移测量系统研究
5.2%(170)
余晨 - 《大学生论文联合比对库》- 2021-06-15
是否引证:否
原文内容
毕业设计(论文)
题目基于迈克尔逊干涉仪
的位移测量系统
专业测控技术与仪器
学号 180220214
学生 1802202
指导教师任秀云
答辩日期 2022 年6月
摘要
随着微电子等行业的发展,位移测量技术逐渐变为超精密加工与测量中的一项重要技术。本文设计了一种基于迈克尔逊干
涉仪的位移测量系统,改善系统使用He-Ne激光器作为激光光源,使用迈克尔逊干涉仪,结合细分变相电路,实现了较高精度的
位移测量。该测量系统通过使用两个光电二极管采集干涉圆环信号后,经过放大和整形处理,再使用单片机的计数器外设对整
形后的信号进行计数处理。计算得出测量结果后,将测量结果显示在主板的屏幕上,同时使用单片机的串口外设将测量结果按
特定格式发送给上位机完成测量。
首先,本文阐述了迈克尔逊干涉仪的工作原理,并推导了干涉圆环随着位移改变产生的变化,并以此为依据接着推算了实
际计数值与产生位移之间的关系。随后依据推导结果,设计了基于STM32F103C6T6单片机的测量控制板和相应的上位机。
在选择了光电传感器,单片机与运算放大器后,设计了光电二极管对应的放大电路与可调阈值的整形电路。并使用
Proteus对放大电路与整形电路进行了仿真测试。在结合了细分变辩向计数后,实现了对位移准确自动测量,基本避免了人为的
计数错误。
搭建了测试系统,并使用该系统对压电陶瓷产生的位移进行测量和数据记录,在多次采集实验数据的基础上,对实验结果
进行了严谨的分析,最后最终实现的基于迈克尔逊干涉仪的位移测量系统分辨率79.1nm,测量精度±137.82nm,测量线性度
0.9957。最后本文给出了几种该系统可能存在的问题,与可能解决这些问题的解决方案,对未来进行了展望。
关键词:迈克尔逊干涉仪;细分辩向;位移测量;单片机;
Abstract
With the development of microelectronics and other industries, displacement measurement technology has
gradually become an important technology in ultra precision machining and measurement. In this paper, a
displacement measurement system based on Michelson interferometer is designed. The improved system uses He Ne
laser as the laser source, Michelson interferometer and subdivision phase transformation circuit to achieve
high-precision displacement measurement. The measurement system uses two photodiodes to collect the
interference ring signal, after amplification and shaping, and then uses the counter peripheral of the single
chip microcomputer to count and process the shaped signal. After calculating the measurement results, the
measurement results are displayed on the screen of the motherboard. At the same time, the serial port
peripherals of the single chip microcomputer are used to send the measurement results to the upper computer in
a specific format to complete the measurement.
Firstly, the working principle of Michelson interferometer is described, and the change of the interference
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