調(diào)焦單元作為大型光電跟蹤系統(tǒng)的重要組成部分,不僅對(duì)調(diào)焦的精度有著嚴(yán)格要求,工作環(huán)境以及調(diào)焦機(jī)構(gòu)的體積也是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的重要因素,因此對(duì)小型寬溫調(diào)焦單元的研究有著重要的工程實(shí)用價(jià)值。目前望遠(yuǎn)鏡自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)主要有兩種,一種是測(cè)距法自動(dòng)調(diào)焦,另一種是基于圖像評(píng)價(jià)函數(shù)的自動(dòng)調(diào)焦。不論采取哪種調(diào)焦技術(shù),都離不開位置傳感器。它的外形體積、檢測(cè)精度和溫度適應(yīng)性在很大程度上決定著整個(gè)調(diào)焦單元的性能。

有研究工作者按照目前國內(nèi)外位移傳感器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),通過對(duì)比各種位移傳感器的優(yōu)缺點(diǎn),得出電感式位移傳感器檢測(cè)精度高、體積小,且工作溫度范圍大,同時(shí)非接觸測(cè)量的工作原理使得它物理壽命無限長,可用于環(huán)境適應(yīng)性、可靠性要求苛刻的精密測(cè)量中,明確了選用電感式位移傳感器作為研究對(duì)象。

然后分析Sanseer差動(dòng)電感式位移傳感器的分類和測(cè)量原理,并對(duì)其輸入/輸出特性以及噪聲來源加以分析。針對(duì)該傳感器輸出信號(hào)中隨機(jī)噪聲對(duì)測(cè)量精度的直接影響,重點(diǎn)開展了信號(hào)濾波算法的研究,對(duì)比了限幅滑動(dòng)平均濾波算法和卡爾曼濾波算法,并在此基礎(chǔ)上對(duì)傳感器性能進(jìn)行了測(cè)試和補(bǔ)償,大大提高了傳感器的檢測(cè)精度。

接著設(shè)計(jì)了基于LDR型電感式位移傳感器的自動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu),針對(duì)調(diào)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(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)硬件平臺(tái)中各個(gè)部件的選型和功能進(jìn)行了闡述,設(shè)計(jì)了對(duì)光柵尺和電感式位移傳感器兩路位移數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集的軟件流程,并從檢測(cè)精度、工作溫度等方面橫向?qū)Ρ入姼惺轿灰苽鞲衅骱推渌悇e位移傳感器的性能。

從理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的角度證實(shí)了差動(dòng)式位移傳感器應(yīng)用于光電跟蹤系統(tǒng)調(diào)焦單元的具有很高的可行性。