精密仪器课程设计汇本.doc

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1、精密仪器课程设计设计题目:激光干涉纳米位移测量系统设计姓名：**学号：*****指导老师：********年**月目录第1章引言……………………………………………………………31.1纳米技术…………………………………………………………………………………31.2纳米测量技术……………………………………………………………………………31.2.1纳米测量技术的发展……………………………………………………………31.2.2双频激光干涉技术的国外现状………………………………………………5第2章总体方案设计………………………………

2、…………………82.1总体框图………………………………………………………………………………82.2双频激光干涉测量系统组成……………………………………………………………8第3章检测系统硬件电路设计………………………………………93.1双频激光干涉光路部分……………………………………………………………………93.2电路模块……………………………………………………………………………………103.2.1光电转换……………………………………………………………………………113.2.2I/V转换电路………………………………………

3、…………………………………113.2.3消直电路……………………………………………………………………………123.2.4放大电路……………………………………………………………………………123.2.5低通滤波电路………………………………………………………………………133.2.6整形电路……………………………………………………………………………143.2.7细分电路……………………………………………………………………………153.2.8计数电路……………………………………………………………………………163.2.9显示

4、电路……………………………………………………………………………173.3软件模块……………………………………………………………………………………18第4章系统电路总图…………………………………………………22第5章总结与展望…………………………………………………23参考文献………………………………………………………………25第1章：绪论1.1纳米技术纳米技术作为当前发展最迅速、研究最广泛、投入最多的科学技术之一，被誉为21世纪的科学,并且和生物工程一起被认为是未来科技的两大重要前沿。科技发达国家为抢占这一高新技术生长点

5、、制高点，竞相将纳米技术列为21世纪战略性基础研究的优先项目,投人了大量的人力、物力和财力。纳米技术对许多工业领域已经开始具有非常关键的作用。它不仅将为许多技术难题提供新的解决方案和思路,而且会进一步提高人们的生活水平,并有可能在很大程度上改变人们的生活方式。从纳米精度上的机械零件的加工和装配、电子器件的生产制造、扫描探针显微镜的发展、微型机电系统的制造、到纳米结构材料的加工和生物医学系统的制造等，纳米技术正在得到广泛的发展和应用。纳米加工和制造离不开纳米测量。精密计量已不能适应纳米技术发展的要求，而且成为了纳米技术发

6、展的瓶颈。因此，纳米测量技术和测量装置，不仅是21世纪纳米技术实用过程中必须关注的焦点，而且也是21世纪计量测试领域研究的重中之重。1.2纳米测量技术1.2.1纳米测量技术的发展纵观纳米测量技术发展的历程，它的研究主要向两个方向发展：一是在传统的测量方法基础上，应用先进的测试仪器解决应用物理和微细加工中的纳米测量问题,分析各种测试技术,提出改进的措施或新的测试方法；二是发展建立在新概念基础上的测量技术，利用微观物理、量子物理中最新的研究成果,将其应用于测量系统中,它将成为未来纳米测量的发展趋向。但纳米测量中也存在一些问

7、题限制了它的发展。建立相应的纳米测量环境一直是实现纳米测量亟待解决的问题之一，而且在不同的测量方法中需要的纳米测量环境也是不同的,目前应该建立一个合适的纳米环境,寻求新的测量原理和多种技术的综合应用。同时，对纳米材料和纳米器件的研究和发展来说，表征和检测起着至关重要的作用。由于人们对纳米材料和器件的许多基本特征、结构和相互作用了解得还不很充分，使其在设计和制造中存在许多的盲目性，现有的测量表征技术就存在着许多问题。此外，由于纳米材料和器件的特征长度很小，测量时产生很大扰动，以至产生的信息并不能完全代表其本身特性。这些都

8、是限制纳米测量技术通用化和应用化的瓶颈，因此，纳米尺度下的测量无论是在理论上，还是在技术和设备上都需要深入研究和发展。纳米计量技术按照量程、分辨率和测量不确定度的特点，可以分为两大类：一类是激光干涉仪技术，其特点是量程大，可达几十米，但对小于半个光波长的位移需要用电子鉴相等细分方法来实现，由于电子噪声等非线性误差的影响，半波长以的