虚拟仪器技术对激光精密测量的影响范文

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摘要：

在当前的社会当中，激光精密测量是一项十分重要的工作，在很多领域当中，都发挥着不可替代的重要作用。随着科技的不断发展，对激光精密测量逐渐提出了更高的要求，因此，为了满足日益提高的使用要求，对虚拟仪器技术进行了应用，从而使激光精密测量发挥出更为良好的作用和效果。基于此，文章对虚拟仪器技术进行了介绍，以此为基础对新型激光精密测量装置进行设计开发，从而使数据处理和测试的自动化水平得到提高，使测试工作的效率、准确性等大大提高。

关键词：

虚拟仪器技术；激光精密测量；应用分析

在虚拟仪器技术中，通过对高性能模块化硬件的应用，利用高效灵活的计算机软件，对各种自动化的测试任务加以完成。利用模块化的硬件，能够使测试系统更容易实现，并且利用相应的软件，对用户界面进行自定义创建。用户的应用开发需求，可以被这些标准软硬件平台加以满足，从而推动测试测量领域的更大进步。在激光精密测量当中，通过对虚拟仪器技术的应用，能够对细丝直径、小孔直径、单缝宽度等微小尺寸进行准确、快速的测量。

1测量原理和测量方法

在光的传播当中，如果遇到不透明物体边缘的阻挡，例如细线、小孔、狭缝等，将会出现衍射的情况。衍射将会重新分布光强，如果波长近似于障碍物的尺寸，就能够观察到衍射的现象。对于光强分布的测量，可对光电元件进行利用，从而对光强的变化进行掌握，通过对这种原理进行应用，就能够对微小尺寸进行测量[1]。在过去的测量方法下，光电监测器对数据进行测量，对光强分布加以掌握，然后需要进行复杂的计算才能够得到微小尺寸，采用光强分布测试仪、632.8m波长的氦氖激光器，利用数字式检流计作为测量仪器。光的波长通常在数百纳米的数量级上，因此，能够对微小尺寸进行测量。如果狭缝的宽度不断增加，衍射的现象就会较为不明显，此时，光的传播是趋近于直线的，因此，只能在中间的位置观察到一个亮点或一条亮线。在人工测量当中，对光强分布仪器的应用，首先将激光电源开启进行预热，对光接受传感器和光源的高度保持一致，并且对倾斜度、高低、左右等进行调节，将激光管管口靠近单缝，将狭缝照亮[2]。利用纸屏对单缝的位置、倾斜度进行观察，保持水平对称的衍射条纹，改变缝宽，对条纹的改变进行观察。然后移开纸屏，调整检流计。将读数鼓轮进行转动，达到中央最大衍射，最后通过一系列计算，对距离进行计算。

2模块化硬件的设计

采用虚拟仪器技术模块化的方法设计硬件，主要包括自动操作控制模块、数据采集输入模块等部分，和计算机之间，利用通信接口进行连接，从而实现结果输出、定量计算、信号预处理、信号自动获取、测试过程自动控制等步骤，并且利用互联网实现信息共享。在设计数据采集输入模块的时候，对高精度A/D转换器、滤波器、低漂移运算放大器等器件进行了应用，光电池传感器的信号，可通过单片机控制自动进行采集，最后经由串行通信接口，将数据传递给计算机[3]。在输出控制模块当中，对于人工操作的工作步骤，需要自动进行完成，包含着很多方面的内容，例如，在唯一控制模块中，在串行通信接口中，单片机对计算机控制信号进行接受，然后转换控制步进电机输出，从而对光电传感器的直线位移进行驱动。计算机通过协调控制输入模块和唯一控制模块，能够对光强分布的数据进行自动的通信和采集，并在计算机当中进行存储，然后相应的计算机软件负责接下来的计算结果输出、分布曲线绘制、数据处理等工作。

3软件的设计

在激光精密测量中对虚拟仪器技术进行应用，需要进行相应软件的设计。在设计的整个测试过程中，应当对各个模块的初始化设置，以及运行控制操作的顺序等进行协调，从而能够自动化进行仪器标定和数据采集等工作。对于各类相关数据，要能够进行可靠的显示、保存和分析处理。人机对话界面应当注重便利性，让用户在对仪器运行状态进行调整和监控的过程中，可以利用计算机终端的输入输出设备加以实现，并且确保分析结果的准确性，提供打印、编辑管理等服务。例如，可以对美国研发的LabVIEW平台来开发虚拟仪器，从而在激光精密测量装置中，实现虚拟仪器技术的有效应用[4]。在对虚拟仪器程序进行开发的时候，开发平台中主要有图标/连接器、框图程序、程序前面板等部分。其中，程序前面板对控制仪器的操作前面板进行模拟，在面板中包括旋钮、开关、按键等部分，能够对自动步进、右进、左进、以及左右位移量进行控制。将测量得出的光强分布值作为输出量，利用图形、表格的形式进行体现。在程序前面板当中，包含有框图程序，其中主要由连线、图框、节点、端口等部分。图标/连接器能够提供调用接口，利用图标对被调用节点进行表示，连接器对阶段数据输入输出口进行表示。在开发过程中，应当对应前面板输入输出和连接器端口。在平台当中，还提供了很多外部程序的接口，能够局部的改动输入输出接口，在测控软件当中对其它的程序模块进行嵌入。基于此，通过对统一软件接口进行定义，最终在开发平台上形成整体，完成软件的开发。

4结束语

激光精密测量作为一种十分先进的技术，在很多领域当中，都得到了十分广泛的应用，通过对光的衍射现象的利用和观察，完成相应的测量任务。而在实际应用中，为了进一步提高激光精密测量的效率和效果，对虚拟仪器技术进行了应用，通过软硬件的设计，取得了十分良好的应用效果。

参考文献

[1]林尊琪，陈卫标，楼祺洪，等.我国近期激光前沿若干重要进展评述[J].中国科学:技术科学，2013，9:961-978.

[2]吴学健，李岩，尉昊，等.飞秒光学频率梳在精密测量中的应用[J].激光与光电子学进展，2012，3:5-14.

[3]裘祖荣，石照耀，李岩.机械制造领域测量技术的发展研究[J].机械工程学报，2010，14:1-11.

[4]沈飞，徐德，唐永建，等.微操作/微装配中微力觉的测量与控制技术研究现状综述[J].自动化学报，2014，5:785-797.

作者：徐演顺 单位：国防科技大学 机电控制与自动化学院 四达机械制造公司