CPLD在激光合成波长干涉纳米位移测量中的信号处理

"基于CPLD的激光合成波长干涉信号处理方法，通过CPLD实现纳米位移测量，设计包含信号前置处理电路和CPLD处理模块，使用Visual Basic的MSComm控件进行PC与CPLD通信，实现实时监控。在恒温恒湿环境下，进行了5nm和10nm步长的位移测量，实验结果显示在0-200nm范围内具有高线性相关性和精确度，验证了系统的纳米级测量精度和实用性。" 本文主要探讨了利用激光合成波长干涉技术进行纳米位移测量的方法，特别强调了基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的信号处理系统设计。激光干涉仪因其高精度在纳米测量领域扮演着重要角色，而要达到纳米级的测量精度，对干涉信号的细分至关重要。文章中提到了几种细分技术，如光学细分法、分布调相法、锁相倍频细分法、数字鉴相条纹细分法和程序细分法，并分析了各自的优缺点。 CPLD在该系统中的应用，主要体现在信号处理上，它包含了信号前置处理电路和CPLD信号处理模块。前置处理电路对原始信号进行预处理，以优化信号质量，而CPLD处理模块则负责核心的信号分析和计算。通过Visual Basic的MSComm控件，可以实现个人计算机与CPLD之间的串行通信，从而实时监控整个实验过程，提高了系统的实时性和可控性。 实验部分，作者在恒定的温度和湿度条件下，使用5nm和10nm的步长进行了位移测量，实验结果显示在0-200nm的位移范围内，测量结果的线性相关系数高达0.9991和0.9998，标准偏差为1.85nm和2.54nm。这些数据表明，设计的信号处理系统能够满足纳米级位移测量的精度要求，具有很高的可靠性和实用性。 文章总结了不同细分方法的适用场景和限制，表明了所提出的基于CPLD的信号处理系统在纳米位移测量领域的优势，尤其是在实时性和精度上的表现。这种方法对于提高激光干涉仪的测量性能和拓宽其在精密工程、材料科学以及微纳米技术等领域的应用具有重要意义。