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電感式E+E位移傳感器在自動(dòng)調(diào)焦的應(yīng)用
調(diào)焦單元作為大型光電跟蹤系統(tǒng)的重要組成部分,不僅對(duì)調(diào)焦的精度有著嚴(yán)格要求,工作環(huán)境以及調(diào)焦機(jī)構(gòu)的體積也是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的重要因素,因此對(duì)小型寬溫調(diào)焦單元的研究有著重要的工程實(shí)用價(jià)值。

電感式E+E位移傳感器在自動(dòng)調(diào)焦的應(yīng)用
目前望遠(yuǎn)鏡自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)主要有兩種,一種是測(cè)距法自動(dòng)調(diào)焦,另一種是基于圖像評(píng)價(jià)函數(shù)的自動(dòng)調(diào)焦。不論采取哪種調(diào)焦技術(shù),都離不開(kāi)位置傳感器。它的外形體積、檢測(cè)精度和溫度適應(yīng)性在很大程度上決定著整個(gè)調(diào)焦單元的性能。以光電跟蹤設(shè)備中調(diào)焦單元為應(yīng)用背景,尋求一款體積小、測(cè)量精度高且環(huán)境適應(yīng)性好的E+E位移傳感器并對(duì)基于該傳感器的自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)展開(kāi)深入研究。為保證位移移傳感器的工作性能,輸入光源在500～800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)需具有較高的光譜能量,照明用LED波長(zhǎng)在700nm以上光譜能量陡降,限制了傳感器的工作范圍.針對(duì)照明用LED光譜能量不足的問(wèn)題,研制出適用于色敏解調(diào)位移移傳感器的寬帶LED光源.首先利用單色儀對(duì)位移移傳感器色敏元件WS7.56的性能進(jìn)行了測(cè)試,依據(jù)色敏解調(diào)結(jié)果提出了位移移傳感器正常工作所需的輸入光源的光譜能量閾值.在照明用LED光譜特性基礎(chǔ)上,配比摻雜氮氧化物紅色熒光粉提升LED紅光及近紅外光光譜能量,得到了滿足輸入光源光譜能量閾值的寬帶LED.zui后,對(duì)該寬帶LED位移移傳感器進(jìn)行了位移測(cè)量實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果較使用照明用LED光源有明顯改善,位移解調(diào)線性度良好.研制的寬帶LED光源體積小、效率高,是位移移傳感器較為理想的寬帶光源.首先介紹國(guó)內(nèi)外E+E位移傳感器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),通過(guò)對(duì)比各種E+E位移傳感器的優(yōu)缺點(diǎn),得出電感式E+E位移傳感器檢測(cè)精度高、體積小,且工作溫度范圍大,同時(shí)非接觸測(cè)量的工作原理使得它物理壽命無(wú)限長(zhǎng),可用于環(huán)境適應(yīng)性、可靠性要求苛刻的精密測(cè)量中,明確了課題選用電感式E+E位移傳感器作為研究對(duì)象。然后,通過(guò)分析電感式E+E位移傳感器的分類和測(cè)量原理,確定了課題采用的傳感器型號(hào),并對(duì)其輸入/輸出特性以及噪聲來(lái)源加以分析。針對(duì)該傳感器輸出信號(hào)中隨機(jī)噪聲對(duì)測(cè)量精度的直接影響,重點(diǎn)開(kāi)展了信號(hào)濾波算法的研究,對(duì)比了限幅滑動(dòng)平均濾波算法和卡爾曼濾波算法,并在此基礎(chǔ)上對(duì)傳感器性能進(jìn)行了測(cè)試和補(bǔ)償,大大提高了傳感器的檢測(cè)精度。

電感式E+E位移傳感器在自動(dòng)調(diào)焦的應(yīng)用
接著設(shè)計(jì)了基于LDR型電感式E+E位移傳感器的自動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu),針對(duì)調(diào)焦控制器微型化、可移植、接口靈活的要求搭建了以DSPFPGA為主控制器的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)硬件平臺(tái)中各個(gè)部件的選型和功能進(jìn)行了闡述,設(shè)計(jì)了對(duì)光柵尺和電感式E+E位移傳感器兩路位移數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集的軟件流程,并從檢測(cè)精度、工作溫度等方面橫向?qū)Ρ入姼惺紼+E位移傳感器和傳統(tǒng)光柵E+E位移傳感器的性能。從理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的角度證實(shí)了電感式E+E位移傳感器應(yīng)用于光電跟蹤系統(tǒng)調(diào)焦單元的可行性。