本文针对时间差法共焦测头中的音叉振动稳定性与时间差检测准确性的问题进行了研究。音叉振动是实现测头主动调焦的重要步骤,其振动的稳定性是决定测头测量精度的关键问题之一。同时,由于测头是依据焦点两次到达被测表面的时间差来获取测量结果的,所以,时间差检测的准确性和可靠性也是决定测头测量精度的关键问题之一。本文对音叉的激振电路进行了改进,解决了音叉的自起振问题;在详细了解了音叉振动情况的基础上,设计了基于高速AD采集、数字电位器与FPGA的音叉稳幅控制电路,并通过对FPGA编程实现了一种可行的音叉稳幅控制算法,使音叉振动的稳定性有明显提高。同时,本文还在分析和了解了原有时间差检测方法之不足的基础上,设计了同样基于高速AD采集与FPGA的测量信号处理电路,实现了一种可靠的时间差检测算法。论文通过实验对所设计的电路和测头的性能进行了验证,实验结果表明本文针对音叉振动和时间差检测的设计是合理可行的。本文的主要工作如下:1.设计了基于高速AD采集、数字电位器与FPGA的音叉稳幅控制电路和光电信号处理电路。2.研究了可行的音叉稳幅控制与时间差检测算法,并用Verilog HDL语言编写了实现算法的FPGA程序。3.做了针对音叉振动稳定性和测头测量精度与测量稳定性的实验,对实验结果进行了误差分析。4.总结了本课题还有待改进的问题。