一種幹涉顯微鏡的移相器件驅動電路的製作方法

2023-12-09 21:25:01 1

本發明涉及一種幹涉顯微鏡的移相器件驅動電路，適用於生物領域。

背景技術：

超精細檢測技術得到世界各國的普遍重視和廣泛應用,它不僅與新崛起的具有廣闊應用前景的X射線光學有著密切的聯繫,還與半導體材料與器件、光碟技術和微光學、微機械、計算機和信息產業有著密切的聯繫。對微觀形貌的檢測,可簡單分為接觸式和非接觸無損檢測。接觸式對微觀形貌的檢測，可簡單分為接觸式和非接觸無損檢測。接觸式使用觸針式傳感器，而非接觸無損檢測從散射法散斑法雷射顯微幹涉一直發展到白光顯微幹涉方法，測試原理發生了深刻的變化從測試指標上看，測試儀器發展經歷了測試粗糙表面(低精度升測試超光滑表面(高精度)，發展到高度變化範圍較大(如臺階或刻槽)的各種表面(寬量程高精度合一)，使儀器的適用範圍大大擴展。隨著計算機圖象採集處理設備、垂直掃描傳感器的引入，使儀器光、機電算相結合，融硬軟於一體，可以實現高精度、智能化實時快速測量。

測量表面三維形貌是採用基於光幹涉原理的幹涉條紋掃描技術川，利用幹涉顯微鏡獲取被測表面的幹涉條紋，並通過壓電晶體驅動參考鏡振動獲取多幅幹涉條紋圖像，從光源發出的光經聚光鏡後成為平行光，再經分光鏡分為兩支光束，兩光束滿足相干光束的條件，在空間相互疊加，產生了可以觀察到的幹涉條紋.該幹涉條紋受被測物表面形狀的調製而發生了變形.壓電晶體驅動參考鏡產生幾分之一波長量級的光程變化，以改變參考相位，並產生時間序列上的多幅幹涉圖。

系統的相移是通過壓電晶體驅動參考鏡來實現的，壓電晶體的振動或移動需要一個驅動電路來完成;幹涉顯微鏡採集幹涉條紋圖像需要的是連續採集，故只需在壓電晶體的線性工作區域輸人一個正弦信號，就可達到採集幹涉條紋的要求。但由於材料、製造工藝的差別和其工作原理的複雜性，外加電壓與壓電晶體的應變之間並不是嚴格的線性關係，還存在遲滯、蠕變等現象。因此設計一種性能穩定可靠、反應速度較快的移相器件驅動電路很有意義。

技術實現要素：

本發明提供一種幹涉顯微鏡的移相器件驅動電路，電路結構簡單，穩定可靠，反應速度較快，成本較低，容易實現，且反應速度快，功耗低，解決了外加電壓與壓電晶體的應變之間存在的遲滯、蠕變等現象。

本發明所採用的技術方案是：

移相器件驅動電路由正弦波發生電路、正弦波後級處理電路組成。 該正弦波首先採用P89 V51單片機與TLV5618(12位D/A)產生的0-5V波形，其中參考電壓瑞為+2.5V，由穩壓管提供。

正弦波的產生是採用直接數字合成的方法，在單片機的FLASH ROM中存儲1024點正弦波數據表，每隔一定的定時間隔，從波形ROM依次取出正弦數據，並寫入ADC，在全部完成1024點的寫入後，即可輸出一個完整的正弦波周期.不間斷地重複這個過程，就可以生成連續的正弦波波形。控制每次向ADC送數的間隔，即可控制產生的正弦波頻率.由單片機和ADC的供電電壓以及ADC參考電壓的限制，輸出的正弦波幅值為0-5V。

可調電阻的溫漂現象導致輸出信號峰峰值和中心值有個微小的浮動，正弦波的中心值浮動不超過±0.1 V，相對於輸出45-55 V的信號漂移為0.2%；峰峰值浮動為0.01V，相對漂移為0.1%。觀察波形，發現輸出正弦波沒有存在失真現象；最後輸出的波形完全符合驅動壓電晶體的要求。

正弦波後級處理電路利用電位器RP1分壓，使峰峰值變為-0.5-+0.5, RP1起到調節輸出波形峰峰值的作用；分壓以後接一級電壓跟隨器穩定輸出電壓，利用第三級加法運算電路使正弦波加上偏置電壓，輸出波形變為4.5一5.5 V；要想輸出45V-55V的正弦波，只需將以上輸出信號利用功率放大器進行放大(10倍左右)即可，RP2可取5Ok電位器，調節RP2的大小就可以得到最後輸出的波形電路圖。另外，電路中的功率放大器採用LM476S雙通道功放，正電壓採用+56V供電，負電壓採用-12V供電；其中單片機和DlA的+SV電源和功率放大器的-12V電源均由三端穩壓管提供；而+56 V電源採用+24V電源與+32V電源串聯而成。在後級處理電路裡面的調節電阻RP，和RPZ都使用高精確度低溫漂電位器可減少漂移量；

檢查供電正常後接通最後一級功放電路，把輸出信號接人數字示波器.由於電子元器件本身的誤差導致波形的峰峰值顯示為10V左右，可對電位器RP，稍作調動即可達到精確要求；若偏置中心還沒到+50V，利用電位器RP來調節正弦波的上下位置；至於信號頻率調節可在程序裡實現。

本發明的有益效果是：電路結構簡單，穩定可靠，反應速度較快，成本較低，容易實現，且反應速度快，功耗低，解決了外加電壓與壓電晶體的應變之間存在的遲滯、蠕變等現象。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的正弦波信號產生流程圖。

圖2是本發明的正弦波信號產生電路。

圖3是本發明的正弦波信號後級處理流程圖。

圖4是本發明的正弦波後級處理及信號放大電路。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1、圖2，正弦波的產生是採用直接數字合成的方法，在單片機的FLASH ROM中存儲1024點正弦波數據表，每隔一定的定時間隔，從波形ROM依次取出正弦數據，並寫入ADC，在全部完成1024點的寫入後，即可輸出一個完整的正弦波周期.不間斷地重複這個過程，就可以生成連續的正弦波波形。控制每次向ADC送數的間隔，即可控制產生的正弦波頻率.由單片機和ADC的供電電壓以及ADC參考電壓的限制，輸出的正弦波幅值為0-5V。

可調電阻的溫漂現象導致輸出信號峰峰值和中心值有個微小的浮動，正弦波的中心值浮動不超過±0.1 V，相對於輸出45-55 V的信號漂移為0.2%;峰峰值浮動為0.01V，相對漂移為0.1%。在後級處理電路裡面的調節電阻RP，和RPZ都使用高精確度低溫漂電位器可減少漂移量；在示波器上觀察波形，發現輸出正弦波沒有存在失真現象;最後輸出的波形完全符合驅動壓電晶體的要求。

如圖3，檢查供電正常後接通最後一級功放電路，把輸出信號接人數字示波器.由於電子元器件本身的誤差導致波形的峰峰值顯示為10V左右，可對電位器RP，稍作調動即可達到精確要求；若偏置中心還沒到+50V，利用電位器RP來調節正弦波的上下位置；至於信號頻率調節可在程序裡實現。

如圖4，正弦波後級處理電路利用電位器RP1分壓，使峰峰值變為-0.5-+0.5, RP1起到調節輸出波形峰峰值的作用；分壓以後接一級電壓跟隨器穩定輸出電壓，利用第三級加法運算電路使正弦波加上偏置電壓，輸出波形變為4.5一5.5 V；要想輸出45V-55V的正弦波，只需將以上輸出信號利用功率放大器進行放大(10倍左右)即可，RP2可取5Ok電位器，調節RP2的大小就可以得到最後輸出的波形電路圖。另外，電路中的功率放大器採用LM476S雙通道功放，正電壓採用+56V供電，負電壓採用-12V供電；其中單片機和DlA的+SV電源和功率放大器的一12V電源均由三端穩壓管提供；而+56 V電源採用+24V電源與+32V電源串聯而成。