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№:ADBD2022R_20220602175547466656999410 检测时间:2022-06-02 17:55:47

篇名: 基于迈克尔逊干涉仪的位移测量系统

作者: 马清源

指导教师: 任秀云

检测结果

去除本人文献复制比： 1.5% 跨语言检测结果：0%

去除引用文献复制比：1.5% 总文字复制比：1.5%

单篇最大文字复制比：1.3% （基于迈克尔逊干涉仪的高精度位移测量系统研究）

重复字数： [278] 总段落数： [5]

总字数： [18904] 疑似段落数： [3]

单篇最大重复字数： [249] 前部重合字数：[170]

疑似段落最大重合字数：[170] 后部重合字数：[108]

疑似段落最小重合字数：[29]

指标： 疑似剽窃观点 疑似剽窃文字表述 疑似整体剽窃 过度引用

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（注释： 无问题部分 文字复制部分 引用部分）

指导教师审查结果

指导教师: 任秀云

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1. 中英文摘要等 总字数：3260

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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

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

Firstly, the working principle of Michelson interferometer is described, and the change of the interference

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ring with the change of displacement is deduced. Based on this, the relationship between the actual count value

and the displacement is calculated. Then, according to the derivation results, the measurement control board

and the corresponding upper computer based on stm32f103c6t6 single chip microcomputer are designed.

After choosing photoelectric sensor, single chip microcomputer and operational amplifier, the amplifying

circuit corresponding to photodiode and the shaping circuit with adjustable threshold are designed. The

amplification circuit and shaping circuit are simulated and tested by Proteus. With the combination of

subdivision and variable direction counting, the accurate and automatic measurement of displacement is

realized, and the artificial counting error is basically avoided.

The test system is built and used to measure and record the displacement generated by piezoelectric

measuremet,Microcontroller

目录

摘要………………………Ⅰ

Abstract………………………Ⅱ

1.1 课题背景、的目的和意义………………………1

1.2 国内外在位移测量方向的研究现状………………………2

1.3 本文的主要研究内容………………………5

第2章迈克尔逊干涉位移测量系统设计

2.1 引言………………………7

2.2 测量系统设计方案………………………7

3.1 引言………………………13

3.2 系统整体设计………………………13

3.3 光路部分设计………………………14

3.4 元件选型………………………14

3.4.1光电传感器选型………………………14

3.4.2 屏幕选型………………………15

3.4.3 单片机选型………………………16

3.5 电路设计

3.5.1 放大电路设计………………………17

3.5.2 整形电路设计………………………18

第4章实验测试与结果分析

4.1 引言………………………25

4.2 位移测量实验与数据处理………………………25

4.3 系统误差分析与方法改进………………………28

4.3.1 系统误差分析………………………28

4.3.2 可能的改进方法………………………29

4.4 本章小结………………………29

结论………………………30

原创性声明………………………32

参考文献………………………33