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基于相位展开原理的自混合干涉位移测量技术的研究

郑明月  
【摘要】:光反馈自混合干涉技术是一种新型的测量技术,利用半导体激光器自混合干涉(OFSMI)效应组成的光电系统具有结构简单、紧凑、易准直等优点,被广泛研究并应用在几何量的传感测量与激光器自身参数的测量等方面。光反馈自混合干涉效应是指光路强度变化时,激光器(LD)的输出光被外部物体反射或散射后,一部分输出光又反馈回激光器的谐振腔,反馈光携带了外部物体的信息和激光器自身参数的信息,与腔内光相混合,发生干涉作用,从而调制激光器输出强度(或者叫做激光输出功率)发生变化的现象。 本文基于半导体激光器自混合干涉效应原理,在不同的反馈机制下,对被测物体做简谐运动的系统进行研究。 依据三镜F-P腔模型法所推导出的自混合干涉效应的通用理论模型,对不同反馈水平下的自混合干涉信号进行了数值模拟,分析了模型参数对干涉信号的影响,验证了理论模型的正确性。 对自混合干涉信号的提取及处理方法进行研究。基于相位展开原理,给出一种恢复外腔物体位移信息的方法。该方法根据含有光反馈时的相位与自混合干涉信号之间的已知关系,分别在弱反馈、适度反馈和强反馈条件下实现了位移信号的重建。仿真分析和实验验证相吻合,验证了该方法的有效性。 提出一种基于小波分析的数据预处理方法,用于减小自混合干涉信号中的噪声干扰。通过仿真分析,验证小波分析方法可以有效地减少信号中的噪声成分。设计搭建自混合干涉位移测量系统,进行实验研究,验证理论分析结果。


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