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由于精密加工技术的发展,激光干涉仪不但要有很高的测量精度,而且要满足测量高速运动机械的要求。基于双纵模稳频方法的激光光源具有稳频结构简单,频差大,抗干扰能力强,频率复现性好等优点,广泛用于高速超精密双频激光干涉测量中。本文阐述了双纵模稳频技术的原理,分析了引起频率漂移的因素,根据其稳频特点设计了相应稳频方案和实施策略,并针对传统激光稳频系统中,控制算法调试工作繁琐,预热时间较长,模拟控制器参数调整困难等问题采取了一系列针对性措施,设计和实现了稳频数字主控制器和双纵模稳频激光器预热及稳频控制算法。主要完成了以下工作:(1)根据双纵模稳频方案要求,设计了基于DSP的数字主控制器,具有优于16位的高精度模拟量输入输出接口,实现了温度、光功率差高精度采集,及控制信号的高精度输出,并结合RS232总线实现了激光器状态的实时输出功能;(2)设计了基于UC/OS-II的数字主控制器操作系统,方便灵活地实现了稳频激光器控制过程的任务建立和多任务切换,建立了人机对话功能,可在线调试稳频算法相关参数,有利于较复杂稳频控制算法的调试运行;(3)设计了基于铂电阻传感器的温度监测电路,电路选用高性能的放大器和精密电阻结合三线制电桥实现了温度的高精度精密测量,为以温度为反馈量的预热稳频技术提供了可靠的保障;(4)以双纵模热稳频物理结构为基础,分析了系统预热和稳频阶段理论模型和传递函数,并对系统进行了阶跃辨识,得到谐振腔预热控制的模型参数和稳频控制的模型参数;(5)根据辨识结果和控制目标,设计了基于PFC的预热算法和基于Smith-PI的稳频控制算法,并进行了预热和稳频控制实验,根据实验数据以及评定结果给出基于阿伦方差的激光器稳频控制结果。实验证明,本文所设计的稳频主控器,温度检测电路及预热、稳频控制算法可使双纵模热稳频激光器快速且准确的达到预热和稳频控制目标,预热时间小于20min。经频率稳定度评测系统初步测试0.1s,1s,10s采样,阿伦方差激光频率稳定度均为10-10量级。