
納米位移臺在同步掃描中的時間延遲如何補償?
納米位移臺在同步掃描中的時間延遲是一個常見但影響成像或測量精度的問題。它可能來自驅動器、控制系統、傳感器響應,或軟件處理延時。想要補償這類延遲,關鍵在于提前建模、預測響應并在控制邏輯中進行校正。下面是幾種常用方法:
1. 前饋補償(Feedforward Compensation)
這是直接的方式:
在控制指令發出時,加入預測的延遲補償量,提前發送指令。
原理是:系統有已知延遲 τ\tauτ,就讓控制信號提前 τ\tauτ 時間發出。
適合系統延遲固定或變化規律可建模的情況。
2. 延遲建模與系統辨識
先通過實驗測量系統的實際響應時間,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遞函數。
然后將延遲項加入控制器設計中,例如用Smith Predictor等方法對延遲系統進行補償。
3. 使用相位補償或濾波
如果使用的是閉環控制系統,可以通過:
相位提前濾波器來對控制指令進行修正;
在掃描信號(如鋸齒波、正弦波)前加一個預移相位,讓輸出在目標位置時正好響應同步。
適用于周期性掃描(如AFM、掃描電鏡等中的快速軸掃描)。
4. 硬件優化
更換響應速度更快的控制器或驅動放大器;
減小系統慣性、摩擦等機械滯后;
使用更高采樣率的ADC/DAC和更快的實時系統。
雖然不是補償本身,但從源頭減少延遲,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;
在后處理階段,利用這些時間信息將數據進行重采樣、插值、時間軸對齊。
這種方式適合做后期修正,不能實時補償,但對準確分析很有效。