- 文献综述（或调研报告）：
近年来，国内外许多相关学者针对本论文所涉及各领域的问题提出了方案与实践。他们从不同角度和方式对这种基于CCD的光感测量传感器进行了改进和拓展。
本课题研究的基于FPGA和线阵CCD的光感位移测量传感器采用激光三角法作为测量手段，达到精密测量的目的。它与以往常规测量传感器相比，具有以下的优点：
1、非接触测量。不需要与测量对象接触，不会对测量对象造成损伤，同时还能够在很多人体不宜接近环境下对测量对象进行测量；
2、测量速度快，适用于实时性要求较高的测量场合；
3、测量精度高，适用于对要求有高精度高分辨率的物体表面检测；
4、可进行同步多维测量，适用于二维和三维场合的测量，且方向灵敏度良好；
5、测量不受电磁干扰的影响，电磁兼容性好。
目前对高速运动物体进行非接触位移测量通常采用的双频激光干涉仪,由于双频激光干涉仪采用纵向塞曼效应,受原理限制其最高频率差为3.5MHz左右,所以一般测量速度lt;1 m/s。当测量速度提高时,就会出现频率混叠现象而不能正常测量,这就使双频激光干涉仪在高速测量中受到限制。因此，文[1]针对这一问题介绍了一种用于高速测量的 CCD 激光位移传感器测量系统 ,可用于高速、实时地测量运动物体的位移或高速振动。系统采用自适应控制方法,通过调节 激光的发射频率和输出电流强度来调节发射激光光强, 从而适应各种被测对象和外界环境条件。
计量光栅技术的基本原理是将直线或角度位移量转化为莫尔条纹信号,再对条纹信号进行细分和计数, 从而得到位移量, 细分成为提高位移测量精度的主要途径, 目前莫尔条纹的细分手段主要有锁相倍频法,正切法。但是随着细分数的增加, 无论锁相倍频法细分还是正切法细分, 细分前信号的质量成为制约细分成败的关键, 而近年来随着 CCD 技术的不断完善和提高,使其作为用于莫尔条纹的拾取工具成为可能, 很大程度提高了信号质量。文[2]中提出了利用 CCD拾取莫尔条纹信号,并利用快速傅里叶变换能够消除噪声和谐波干扰的特性,求取高精度的相位差,通过相位差求出位移值。
目前用于微位移测量的传感器有光学机械式、杠杆测量式等机械式传感器,电阻式、电容式和电感 式等电学式传感器,干涉式、偏光式、扫描电镜式和 激光三角法等光电式传感器; 机械式、电阻式传感器只能用于接触式测量; 电容式传感器可用于无接触式测量,但量程小,精度低; 电感式传感器如 LVDT 位移传感器具有较好的线性度和较大的量程,但测 量频率很低; 干涉式、偏光式、扫描电镜式传感器为无接触式传感器,适用于实验室应用,而不适用于工业现场使用。激光三角法微位移传感器是一种新型微位移传 感器,采用激光作位移信号的传输介质,激光的方向 性好、光功率稳定,因此传感器的分辨率高,测量精度高,稳定性好,体积小;光电接收元件测量频率高。目前常用的激光三角法传感器如MicroEpsilon 的产品采用激光直射法,测量精度高,线性度好,但其最小量程较大(大于500mu;m),无法高精度测量小于100mu;m 微位移,且无法测量微小角位移,同时由于采用后处理电路,而不是实时处理电路,因此其测量实时性不好。文[3]针对这一问题进行改进，提出并研制了一种新型的基于线阵CCD 的激光三角法微位移传感器,介绍了该传感器的结 构和工作原理,并进行了理论分析、实验测试和应用研究。
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