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基于自混合干涉的合成波长位移测量及信号处理研究

戈伟洁  
【摘要】:激光自混合干涉技术因为具有高精度、易准直、结构紧凑、非接触等优点,可以应用于工业、生物医学、国防军事等领域中进行距离、位移、速度等物理量的测量。位移测量是激光自混合干涉技术应用的一个重要方向,利用振动物体产生自混合信号,通过对携带有外部振动信息的信号进行分析处理来提取物体的位移信息,达到测量位移的目的。为了提高测量结果精度,减小测量误差,本文基于激光自混合干涉技术,构建合成波长位移测量系统,具体工作如下:1.介绍激光自混合干涉的理论基础,分析传统的三镜腔自混合干涉理论模型,推导激光自混合干涉的功率方程、相位方程以及相位与位移的关系。2.为了提高信号的分辨率,借助激光自混合干涉进行位移测量的方法,分析合成波长的理论模型,推导合成波长与位移的关系。针对简谐振动和随机振动两种不同类型的振动,通过仿真分析和实验验证合成波长位移测量方法的可行性。3.为了解决合成波长自混合干涉仪测量范围受限的缺点,提出了二次包络提取算法,先对自混合信号进行二次包络提取,再对归一化的自混合信号进行合成波长位移重构,可以使装置适用于弱反馈和整个适度反馈的情况。通过仿真和对实验数据的处理,证实了反馈强度不同时该信号处理方法的有效性和可行性。


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