电感式E+E位移传感器在自动调焦的应用
调焦单元作为大型光电跟踪系统的重要组成部分,不仅对调焦的精度有着严格要求,工作环境以及调焦机构的体积也是设计时需要考虑的重要因素,因此对小型宽温调焦单元的研究有着重要的工程实用价值。

电感式E+E位移传感器在自动调焦的应用
目前望远镜自动调焦技术主要有两种,一种是测距法自动调焦,另一种是基于图像评价函数的自动调焦。不论采取哪种调焦技术,都离不开位置传感器。它的外形体积、检测精度和温度适应性在很大程度上决定着整个调焦单元的性能。以光电跟踪设备中调焦单元为应用背景,寻求一款体积小、测量精度高且环境适应性好的E+E位移传感器并对基于该传感器的自动调焦技术展开深入研究。为保证位移移传感器的工作性能,输入光源在500～800nm波长范围内需具有较高的光谱能量,照明用LED波长在700nm以上光谱能量陡降,限制了传感器的工作范围.针对照明用LED光谱能量不足的问题,研制出适用于色敏解调位移移传感器的宽带LED光源.首先利用单色仪对位移移传感器色敏元件WS7.56的性能进行了测试,依据色敏解调结果提出了位移移传感器正常工作所需的输入光源的光谱能量阈值.在照明用LED光谱特性基础上,配比掺杂氮氧化物红色荧光粉提升LED红光及近红外光光谱能量,得到了满足输入光源光谱能量阈值的宽带LED.zui后,对该宽带LED位移移传感器进行了位移测量实验,实验结果较使用照明用LED光源有明显改善,位移解调线性度良好.研制的宽带LED光源体积小、效率高,是位移移传感器较为理想的宽带光源.首先介绍国内外E+E位移传感器的研究现状和发展趋势,通过对比各种E+E位移传感器的优缺点,得出电感式E+E位移传感器检测精度高、体积小,且工作温度范围大,同时非接触测量的工作原理使得它物理寿命无限长,可用于环境适应性、可靠性要求苛刻的精密测量中,明确了课题选用电感式E+E位移传感器作为研究对象。然后,通过分析电感式E+E位移传感器的分类和测量原理,确定了课题采用的传感器型号,并对其输入/输出特性以及噪声来源加以分析。针对该传感器输出信号中随机噪声对测量精度的直接影响,重点开展了信号滤波算法的研究,对比了限幅滑动平均滤波算法和卡尔曼滤波算法,并在此基础上对传感器性能进行了测试和补偿,大大提高了传感器的检测精度。

电感式E+E位移传感器在自动调焦的应用
接着设计了基于LDR型电感式E+E位移传感器的自动调焦机构,针对调焦控制器微型化、可移植、接口灵活的要求搭建了以DSPFPGA为主控制器的硬件实验平台,对硬件平台中各个部件的选型和功能进行了阐述,设计了对光栅尺和电感式E+E位移传感器两路位移数据进行同步采集的软件流程,并从检测精度、工作温度等方面横向对比电感式E+E位移传感器和传统光栅E+E位移传感器的性能。从理论分析和实验验证的角度证实了电感式E+E位移传感器应用于光电跟踪系统调焦单元的可行性。