如何使用線陣CCD設(shè)計(jì)白光干涉技術(shù)位移測(cè)量系統(tǒng)的論文說(shuō)明

　　白光干涉技術(shù)（White-light interferometry technology）是在20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一門新技術(shù)，由于它是以白光的干涉寬度作為度量單位的，所以可以檢測(cè)極其微小的位移形變，被廣泛用于光纖產(chǎn)品、材料研究、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域，具有高測(cè)量精度和高靈敏度。CCD（Charge-coupled Device）是電耦合器件，它可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行輸出，同時(shí)還具備集成度高，功耗小，噪聲低、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，在圖像傳感方面有著廣泛的應(yīng)用。目前，利用白光干涉技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)只在國(guó)外少數(shù)幾個(gè)國(guó)家中實(shí)現(xiàn)了商品化，國(guó)內(nèi)還處于研究階段。

　　本文研究并設(shè)計(jì)了一種基于線陣 CCD白光干涉技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)白光干涉條紋信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、傳輸和算法分析，從而實(shí)現(xiàn)了中央零級(jí)條紋的精確定位。白光經(jīng)過(guò)干涉之后會(huì)形成干涉信號(hào)，符合高斯分布，用高速線陣 CCD對(duì)其進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過(guò)面向 CCD的專有 AD對(duì)此信號(hào)進(jìn)行濾波降噪和A/D轉(zhuǎn)換，形成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)后把數(shù)據(jù)保存在 FPGA中的高速異步 FIFO中，以便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸，最后通過(guò)高速以太網(wǎng)的方式把采集到的干涉信號(hào)數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)中。此硬件系統(tǒng)是在 Xilinx FPGA的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。

　　本文還對(duì) CCD像素定位進(jìn)行了研究，以提高整個(gè)系統(tǒng)的精度。CCD在采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中會(huì)引入諸多噪聲，而導(dǎo)致中央零級(jí)條紋不能精確定位。本文介紹并比較了線陣 CCD常見(jiàn)的像素定位算法，并在此基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的灰度質(zhì)心法，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，得到了更高精度的測(cè)量結(jié)果。

　　經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，本系統(tǒng)能夠正確對(duì)白光干涉條紋中央零級(jí)條紋進(jìn)行定位，同時(shí)還有很高的精度與處理速度，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。