面向悬浮光力系统的集成化反馈控制器研究

作     者：王颖颖 郑毅 梁韬 章逸舟 傅振海 高晓文 陈杏藩 胡慧珠 WANG Yingying;ZHENG Yi;LIANG Tao;ZHANG Yizhou;FU Zhenhai;GAO Xiaowen;CHEN Xingfan;HU Huizhu

作者机构：之江实验室量子传感研究中心杭州310023 浙江大学光电科学与工程学院杭州310027 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(62075193) 浙江省自然科学基金重大项目(LD22F050002) 国家自然科学基金青年基金(62005248) 浙江省自然科学基金探索项目(LQ24F050012) 之江实验室重大科技攻关项目(2019MB0AD01) 之江实验室自设创新项目(2021MB0AL02) 

出 版 物：《导航定位与授时》 (Navigation Positioning and Timing)

年 卷 期：2024年第11卷第2期

页      码：28-34页

摘      要：悬浮光力系统具有高灵敏度、高稳定性和低耗散等特点,有望发展成为新型高性能力学传感器。针对目前悬浮光力系统存在的反馈控制器兼容性差、软硬件成本高、集成度低等问题,提出了一种兼容多种反馈控制模式的软硬件设计方案,并研制了一套高度集成的反馈控制器,在160 mm×170 mm×42 mm的尺寸上集成了六通道模数/数模转换器、滤波器、现场可编程门阵列+微处理器(FPGA+ARM)等功能模块,并且开发了基于数字锁相环和比例积分微分(PID)控制器的控制算法,最终在同一套硬件系统上实现了跨尺度微粒的运动信息采集和反馈控制,以及数十赫兹至亚兆赫兹的感知带宽。实验结果表明,该集成反馈控制器能够实现超高真空(10-6 Pa量级)下亚微米及微米尺度微粒的稳定悬浮和运动控制。在扩展系统感知带宽的同时减小了整体体积,为悬浮光力传感技术的器件化奠定了基础。

主 题 词：反馈控制器 集成化 悬浮光力系统 数字锁相环 力学传感 

学科分类：08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0825[工学-环境科学与工程类] 081102[081102] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.19306/j.cnki.2095-8110.2024.02.003

馆 藏 号：203127491...