基于Labview和激光多普勒技术的微小位移测量及应用

论文摘要

随着科学与制造加工技术的发展,对微小位移测量的需求也越来越广泛。在非接触式测量方法中,激光多普勒技术因其所具有的高精度、测量实时性强等特点,已成为位移测量方面的主要技术和研究发展方向。此外虚拟仪器技术由于其开发成本低、系统灵活性强、开发周期短等特点,在测试、测量和自动控制领域得到了广泛的应用。其中,Labview是虚拟仪器开发系统的一个非常有用的开发软件。本论文着重实现一个基于Labview和激光多普勒技术的微米级机械位移测量系统的设计,并用于柴油共轨喷油器中机械零件位移的测量。本论文首先对喷油器的组成、功能及测试项目的重要性进行了简要地介绍。然后根据产品的特性和系统应用环境的要求设计测试流程、步骤和测试规范。由于本系统的核心是喷油器中一微米级机械位移的测量,因此测量方式、方法的选择尤为重要。在本论文的第三章节中介绍几种常用的非接触式位移测量技术,并且对其原理及优缺点进行相应的阐述。经过各种技术的比较后,本系统采用激光多普勒技术作为位移测量的方法。本论文的第四章着重于系统的框架设计和软硬件的选型。在第五章中详细介绍了硬件系统的设计以及在Labview平台下系统的开发过程。第六章给出了系统的一些测试结果。本系统不但具有位移测量、产品关键点电流测试的功能,而且具备测试结果自动显示、判断与记录的功能。此外本系统还具有监控记录各关键测试信号的功能以便于系统和产品的分析。和接触式测量系统、传统测量仪器、嵌入式系统相比,本测试系统具有测试时间短、操作界面友好、开发时间相对较短、成本相对较低和易于维护等优点。本系统的另外一个特点是利用一张数据采集卡的模拟量、数字量输入／输出功能完成了数据采集和系统控制的功能,这样也相对降低了开发的成本。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题的开发背景和发展现状
• 1.2 课题研究的意义
• 1.3 本文的组织结构
• 第二章 测试对象简介及测试方案设计
• 2.1 测试对象简介
• 2.1.1 柴油高压共轨系统简介
• 2.1.2 喷油器简介
• 2.1.3 测试对象介绍
• 2.2 测试要求
• 2.3 测试方案设计
• 第三章 相关基础知识概要
• 3.1 几种位移测量方法的比较
• 3.1.1 机械式光栅尺测量
• 3.1.2 机器视觉测量
• 3.1.3 激光位移测量
• 3.2 Labview及虚拟仪器技术
• 3.2.1 虚拟仪器（Virtual Instrument）简介
• 3.2.2 LabVIEW简介
• 第四章 系统框图设计及其软硬件选型
• 4.1 系统框图
• 4.2 硬件选型
• 4.2.1 直流电源
• 4.2.2 电流测量单元
• 4.2.3 多普勒激光测振仪
• 4.2.4 数据采集卡
• 4.2.5 信号转换板
• 4.3 软件选型
• 第五章 系统软硬件设计
• 5.1 硬件系统设计
• 5.1.1 电源供电及电流测试部份设计
• 5.1.2 位移测量部份设计
• 5.1.3 辅助控制部份设计
• 5.1.4 数采卡连接及资源分配
• 5.2 软件系统设计
• 5.2.1 软件系统结构框图
• 5.2.2 软件前面板设计
• 5.2.3 软件后面板程序设计
• 第六章 系统验证及设计难点
• 6.1 系统验证
• 6.1.1 软件方式验证
• 6.1.2 示波器验证
• 6.1.3 机械测量方法验证
• 6.2 系统设计难点
• 第七章 总结及展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢