随着纳米光学测量技术的发展,能够实现对样品非接触、非破坏、快速甚至动态测量的椭偏测量技术得到广泛应用,针对目前双伺服电机控制补偿器旋转的椭偏测量技术中双相位补偿器同步旋转控制复杂,且探测器同步信号触发采集困难、长时间运行稳定性差等缺点。提出一种基于单电机驱动的双相位补偿器旋转结构以及控制方法。该结构中与伺服电机连接的同步齿轮的直径比为5:3,不同的齿轮直径是为实现对双旋转补偿器的差速控制,结合双旋转补偿器椭偏测量理论,实现样品的多维度信息获取;且基于控制理论采用高性能的微型DSP控制芯片为设计核心,设计主控电路和伺服电机驱动电路,完成相关硬件模块。最终实现系统在长时间运行过程中补偿器转速稳定可控,一次测量可得穆勒矩阵16个参数,为椭偏测量样品各维度信息提供理论依据及技术支撑。本文主要研究工作包括以下几个方面:首先,对穆勒矩阵椭偏测量原理进行介绍,结合双旋转补偿器椭偏测量技术,详细分析了双相位旋转补偿器椭偏测量特点和穆勒矩阵测量理论,并完成了穆勒矩阵椭偏测量实验平台的光路结构设计。其次,对椭偏测量系统的硬件结构进行设计,提出一种单电机驱动的双补偿器旋转结构设计,可以实现单电机驱动的双补偿器5:3同步旋转,降低硬件电路设计和和同步数据采集难度。根据项目实际需求设计可变角实验测量平台,并对起偏臂和检偏臂上光学元件进行整合设计,在光路设计的基础上,将所选的光学元件进行封装安置。最后主要对硬件控制电路进行设计,设计主要包括两个模块,主控板硬件模块和伺服电机驱动模块。主控板硬件电路部分设计主要围绕DSP28335芯片以及相关外部电路展开,主要负责与上位机通信、调试和下载程序、输出PWM脉冲、编码器位置检测等功能。同时介绍了伺服电机工作原理和矢量控制策略。伺服电机驱动模块设计主要围绕IR2136S芯片展开,主要负责驱动电机带动负载工作,包括电压转换电路、驱动电路、编码器信号处理电路等。最终在MATLAB/Simulink环境下建立了永磁同步电机控制系统的仿真模型,并设置好电机实际的各项参数,调试出了一套稳定可靠的比例积分微分参数。然后搭建好实验平台,进行双旋转补偿器硬件结构进行测试,最后对椭偏测量系统进行集成调试和测试。