相位基于相位调制的光栅精密位移测量系统关键技术研究开题报告

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1、填写说明一．本表为研究生进入课题研究和学位论文工作时在导师指导下所做的课题研究报告，为保证硕士研究生有一年以上的时间用于课题研究，博士研究生有二年以上的时间用于课题研究，硕博连读研究生有不少于二年半的时间用于课题研究，研究生应按时开题，并填写开题报告。二．指导教师和所在系所要认真审查研究生选题是否准确、适当（即课题有无理论意义和经济意义，作为攻读学位的研究生研究课题是否适宜，在课题的难度和份量上是否恰当，能否在规定的时间内完成等），实验方案是否合理、可行，并对所选题给予恰当评价。指导教师意见中还可以对研究生的开题报告作某些补充和说明。三．填写本表

2、前系所应组织研究生就选题情况进行公开答辩，提出修改意见。研究生修改定稿后填写本表。经导师、系、学院签署审核意见后复印二份，在第三学期结束前（硕士研究生、博士生）、第四学期结束前（硕博连读生）送学院研究生秘书汇总，二份留学院，原稿由学院研究生秘书送研究生培养科存档。四．博士生、硕博连读研究生需要填写《研究生学位论文开题报告简表》，开题报告的公开答辩的成绩由学院登录。五．本表经批准后必须严格执行。如因特殊原因必须修改计划时，须书面申请，并经导师、系、学院同意后方可修改计划。六．如果论文选题有重大变动，必须另行开题。研究生学位论文开题报告简表录取类别（

3、）免试（√）应届生（）其他学习类别（）在职学习（√）脱产学习入学时间2010年9月预计毕业时间2012年5月指导教师第一导师姓名、职称第二导师姓名、职称论文题目：基于相位调制的光栅精密位移测量系统关键技术研究依托的项目（课题）名称项目（课题）编号、来源项目（课题）的起始时间导师在项目（课题）中作用项目（1）（）主持人（）参加项目（2）（）主持人（）参加自拟项目（）主持人（）参加预计研究的创新点光源驱动方式：对LED光源的光强信号作正余弦规律变化，以此作为电路的调制信号信号处理方式：对正余弦两路相位调制信号进行位移信号的解调其他需要说明的事注：选题

4、的依托项目（课题）的起始时间应与博士论文工作必须有一年以上重合期。本简表为博士生（含硕博）研究生学位授予时审核的依据。硕士研究生不填写该页简表。一．学位论文题目：基于相位调制的光栅精密位移测量系统关键技术研究二．所选课题的来源、目的、意义及该课题在国内外的概况：目的：将LED光源按照正、余弦变化的光通量，作为调制信号；光栅每栅格输出的脉冲信号作为载波信号，对光源模块和光栅尺的相对位移量进行相位调制；再通过软件方法实现解调，在对测量信号进行修正和补偿后，最终实现位移量的高精度测量。意义：随着现代加工和计量技术的发展，对长度和位移量的测量精度要求不断

5、提高，同时也要求测量结果能够方便地输出和进行数据处理。光栅测量技术由于具有很高的测量精度，并且能够和电子技术、计算机技术相结合，实现测量的高速化、自动化而被作为精密计量元件广泛应用于仪器仪表及机床等方面。本课题对信号的处理方法不同于传统光栅测位移基于光栅栅距变化的直接测量，而是采用相位调制的方法，将位移信号的变化转换成信号的相位差，既保留了光栅侧位移系统结构简便、处理速度快、分辨率高的优点，而且由于现阶段晶振的时钟基准已经十分稳定，所以若将相位差作为位移变化的协变量，则很容易实现高精度的测量，因此在很大程度上提高了系统测量的准确性，降低了环境中各

6、种噪声对信号的影响。国内外概况：随着近代科学技术和工业的发展，利用光学进行精密测试是测试技术领域中的主要方法之一。在近代对测试技术要求更高的灵敏度和精度，传统的普通光学方法已经不能适应，为此，七十年代以来国内外主要发展以激光为中心的精密测试技术，特别是激光与计算机结合的近代光学测试技术。如今，国内外都已经有了较为成熟的基于光栅的激光测量产品，如德国海德汉公司生产的HEIDENHAIN．SPECTO高精度光栅式长度计、德国马尔公司生产的MillimarP15-／15系列光栅测头以及我国标普纳米测控技术有限公司生产的LGl0系列超级千分表，其中大部分

7、都是以光栅栅距作为基本单位的测量方法，而以相位变化为原理的测量系统还处于发展阶段，大部分也都是用于表面形貌测量，如2004年XuYande提出的用一个双光栅正弦相位调制干涉仪来测量物体阶梯表面的高度差。因此本课题将相移对应位移的原理应用于位移测量中具有创新点，也为突破获得更高的测量精度创造了一条途径。-1-三．课题研究的主要内容及拟解决的问题和预期效果：主要内容：系统的框图如图1所示，LED经过其驱动电路分别发出正、余弦变化的光强信号，经准直透镜等光学元件的处理，投射过指示光栅与光栅尺，形成莫尔条纹，读数头在莫尔条纹不同相位处接受含有相位差的光信

8、号并转换为电信号，经信号处理电路，将信号调制成包含位移量的相位信号。LED驱动电路LED光源准直透镜信号处理电路读数头光栅尺Labvie