论文部分内容阅读
压电陶瓷(PZT)是近年发展起来的新型微位移器件,由于其具有精度高、频响快、便于控制等优点,已在多个学科领域(如微细加工、精密测量、机器人、光学扫描等)得到实际应用。压电陶瓷微位移器件的使用,离不开驱动控制系统,压电陶瓷驱动控制系统决定了压电陶瓷及其相关微位移机构的各项性能,如线性、分辨率、动态特性等。因此,压电陶瓷精密控制技术已成为目前压电陶瓷微位移器件应用中的关键技术之一。
在光纤傅立叶变换光谱测量系统中,压电陶瓷光纤相位调制技术是一项技术难题,决定了系统的光谱分辨率、测量速度和系统噪声等重要指标。传统的压电陶瓷驱动控制系统主要是针对微位移器的静态应用而设计的,对于微位移器的动态特性没有太多的考虑,因而不能直接应用于压电陶瓷光纤相位调制器中。
本文在查阅了大量国内外相关文献的基础上,充分了解了压电陶瓷控制技术的发展与现状,系统研究了压电陶瓷的特性及其在光纤傅立叶变换光谱测量系统中的应用特征。针对压电陶瓷光纤相位调制技术的特殊需要,应用现代电子技术设计完成了基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)与复合高压运放的压电陶瓷驱动控制系统。文中详细阐述了压电陶瓷光纤相位调制控制系统的设计,包括:基于CPLD的波形信号发生电路的设计,基于复合高压运放的驱动电路的设计,基于微控制器技术的可编程波形数据存储电路及控制软件设计。经过实验测试,该压电陶瓷控制系统能基本满足光纤傅立叶变换光谱测量装置的要求,还可以应用于其它微/纳米级控制仪器中,具有较好的产业化前景。