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单交变光场微控移相精密直线位移传感器研究

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摘要

针对现有多交变光场的光源一致性差,体积大难集成的问题,提出一种单交变光场的驻波合成电行波的微控移相直线位移测量方法。该方法首先利用单路交变光源与四路同源的正弦栅面空间调制获得四路光强信号,然后通过微控移相电路获得两路时间上严格相差90°的驻波信号,再合成一路包含位移信息的电行波信号,最后利用高频时钟脉冲对参考信号与电行波信号的相位差插补实现位移测量。文中分析了微控移相测量原理,并针对移相精度和光场分布建立理论模型和仿真模型,明确了传感器因移相精度和光场分布引起的一次、二次误差产生原因。通过实验,验证了传感器的理论和仿真分析的正确性,并据此进行了相应的优化设计。实验结果表明:所研制的原理样机,用0.6mm栅距,在500mm测量范围内,获得了±0.3μm的测量精度。集成化的结构和高精度测量结果为该传感器下一步工程化应用奠定了良好的基础。

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补充资料

DOI:10.3788/aos202040.0212001

作者单位:

    重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心
    1重庆理工大学机械工程学院
    重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心,时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室
    重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心
    重庆理工大学
    重庆理工大学
    重庆理工大学

引用该论文

朱革,蒲治伟,付敏,李昌利,余小雨,张双亚. 单交变光场微控移相精密直线位移传感器研究[J].光学学报,2020,40(02):0212001.