
納米位移台在同步掃描中的時間延遲如何補償?
納米位移台在同步掃描中的時間延遲是一個(ge) 常見但影響成像或測量精度的問題。它可能來自驅動器、控製係統、傳(chuan) 感器響應,或軟件處理延時。想要補償(chang) 這類延遲,關(guan) 鍵在於(yu) 提前建模、預測響應並在控製邏輯中進行校正。下麵是幾種常用方法:
1. 前饋補償(chang) (Feedforward Compensation)
這是直接的方式:
在控製指令發出時,加入預測的延遲補償(chang) 量,提前發送指令。
原理是:係統有已知延遲 τ\tauτ,就讓控製信號提前 τ\tauτ 時間發出。
適合係統延遲固定或變化規律可建模的情況。
2. 延遲建模與(yu) 係統辨識
先通過實驗測量係統的實際響應時間,建立延遲模型,比如:
輸入信號 vs. 實際位移響應之間的時差;
利用階躍響應、頻率掃描等方法建立傳(chuan) 遞函數。
然後將延遲項加入控製器設計中,例如用Smith Predictor等方法對延遲係統進行補償(chang) 。
3. 使用相位補償(chang) 或濾波
如果使用的是閉環控製係統,可以通過:
相位提前濾波器來對控製指令進行修正;
在掃描信號(如鋸齒波、正弦波)前加一個(ge) 預移相位,讓輸出在目標位置時正好響應同步。
適用於(yu) 周期性掃描(如AFM、掃描電鏡等中的快速軸掃描)。
4. 硬件優(you) 化
更換響應速度更快的控製器或驅動放大器;
減小係統慣性、摩擦等機械滯後;
使用更高采樣率的ADC/DAC和更快的實時係統。
雖然不是補償(chang) 本身,但從(cong) 源頭減少延遲,是根本的辦法。
5. 軟件時間對齊
如果你是用軟件進行數據采集(如Igor Pro、LabVIEW等):
記錄觸發信號時間戳和反饋信號時間戳;
在後處理階段,利用這些時間信息將數據進行重采樣、插值、時間軸對齊。
這種方式適合做後期修正,不能實時補償(chang) ,但對準確分析很有效。