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電感式E+E位移傳感器在自動調焦的應用
調焦單元作為大型光電跟蹤系統的重要組成部分,不僅對調焦的精度有著嚴格要求,工作環境以及調焦機構的體積也是設計時需要考慮的重要因素,因此對小型寬溫調焦單元的研究有著重要的工程實用價值。

電感式E+E位移傳感器在自動調焦的應用
目前望遠鏡自動調焦技術主要有兩種,一種是測距法自動調焦,另一種是基于圖像評價函數的自動調焦。不論采取哪種調焦技術,都離不開位置傳感器。它的外形體積、檢測精度和溫度適應性在很大程度上決定著整個調焦單元的性能。以光電跟蹤設備中調焦單元為應用背景,尋求一款體積小、測量精度高且環境適應性好的E+E位移傳感器并對基于該傳感器的自動調焦技術展開深入研究。為保證位移移傳感器的工作性能,輸入光源在500～800nm波長范圍內需具有較高的光譜能量,照明用LED波長在700nm以上光譜能量陡降,限制了傳感器的工作范圍.針對照明用LED光譜能量不足的問題,研制出適用于色敏解調位移移傳感器的寬帶LED光源.首先利用單色儀對位移移傳感器色敏元件WS7.56的性能進行了測試,依據色敏解調結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,對該寬帶LED位移移傳感器進行了位移測量實驗,實驗結果較使用照明用LED光源有明顯改善,位移解調線性度良好.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.首先介紹國內外E+E位移傳感器的研究現狀和發展趨勢,通過對比各種E+E位移傳感器的優缺點,得出電感式E+E位移傳感器檢測精度高、體積小,且工作溫度范圍大,同時非接觸測量的工作原理使得它物理壽命無限長,可用于環境適應性、可靠性要求苛刻的精密測量中,明確了課題選用電感式E+E位移傳感器作為研究對象。然后,通過分析電感式E+E位移傳感器的分類和測量原理,確定了課題采用的傳感器型號,并對其輸入/輸出特性以及噪聲來源加以分析。針對該傳感器輸出信號中隨機噪聲對測量精度的直接影響,重點開展了信號濾波算法的研究,對比了限幅滑動平均濾波算法和卡爾曼濾波算法,并在此基礎上對傳感器性能進行了測試和補償,大大提高了傳感器的檢測精度。

電感式E+E位移傳感器在自動調焦的應用
接著設計了基于LDR型電感式E+E位移傳感器的自動調焦機構,針對調焦控制器微型化、可移植、接口靈活的要求搭建了以DSPFPGA為主控制器的硬件實驗平臺,對硬件平臺中各個部件的選型和功能進行了闡述,設計了對光柵尺和電感式E+E位移傳感器兩路位移數據進行同步采集的軟件流程,并從檢測精度、工作溫度等方面橫向對比電感式E+E位移傳感器和傳統光柵E+E位移傳感器的性能。從理論分析和實驗驗證的角度證實了電感式E+E位移傳感器應用于光電跟蹤系統調焦單元的可行性。