数字化F-P滤光器电路控制系统
文献类型：学位论文
| 作者 | 史会贤 |
| 答辩日期 | 2025 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 许骏 |
| 关键词 | F-P控制系统 差分电容电路 伺服控制 数字化 |
| 学位专业 | 天文技术与方法 |
| 其他题名 | Digitized F-P Filter Circuit Control System |
| 英文摘要 | F-P滤光器具有调谐速度快、调节范围宽、调谐精度高以及极窄带滤波等优点，在军事国防、生物化工、环境检测和天文观测等领域中有极其广泛的应用。特别在天文领域中，基于F-P滤光器的强光谱分辨能力，常被作为光谱成像和进行谱线超精细结构研究的有力工具。可调谐F-P可以通过改变F-P平板内介质折射率或平板间距，改变其选择性透过的谱线波长，实际应用中，通常采用连续调节板间间距的方法实现宽带范围的波长扫描，为了避免平板移动过程中不平行造成的谱线展宽和波长漂移，高精度、高稳定的F-P控制器成为了研究的重点。本论文提出了一种基于差分电容测微原理的数字化F-P滤波器闭环伺服系统，利用压电陶瓷促动器进行闭环反馈控制，并对其进行了FPGA数字化实现，同时引入对模拟部分相位漂移的监测校正电路。具体工作包括：（1）基于F-P滤光器光学原理，引申出F-P滤光器电路控制原理，在前人研究基础上，对F-P滤光器电路控制系统进行改进，通过各组成模块的仿真分析验证了本系统的可行性；（2）数字化控制系统各模块的FPGA实现，包括幅频相可调数字信号发生器、差分ADC采集模块、数字滤波模块、相位差检测模块以及数字相敏检波模块进行了逻辑说明以及验证实现；（3）基于电路建立位移 - 驱动电压关系，并基于FPGA完成控制精度的仿真验证；（4）搭建实验系统，通过改变电容相对位移，对数字化控制系统的腔长调节和平行度控制精度进行了实验验证。通过实验验证，在没有进行系统屏蔽和消除分布参数的情况下，依然能得到优于99.8%的腔长调节和平行度精度。在此检测精度下，本控制系统能够实现0.1Å的波长扫描步长，理论反馈调节误差小于0.0424nm，符合0.2Å带宽、±10Å波长扫描范围的预期设计目标，并能将中心波长漂移量稳定控制在±0.0040Å，平行度偏移量不超过±0.1002nm。测试结果显示，本控制系统能够较好地对F-P平板平行度偏移和间距改变进行实时监测和校正，证明了本系统结构设计的可行性。 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 0 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/28962]  |
| 专题 | 云南天文台_抚仙湖太阳观测站 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 史会贤. 数字化F-P滤光器电路控制系统[D]. 北京. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：云南天文台
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