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基于适度光反馈自混合干涉技术的振动测量

郭常盈  
【摘要】: 激光自混合干涉技术是一种精密测量技术,其测量系统结构简单、紧凑且具有自准值能力。该技术主要应用于几何量传感测试及激光器参数测量等方面。 光反馈自混合干涉技术是新浮现的传感测试技术。本文基于激光自混合干涉技术对外部反射体的振动幅度进行测量,针对适度光反馈下被测物体做简谐振动的系统进行了以下几个方面的研究。 首先,从光反馈自混合干涉效应的基本理论及其数学模型出发,建立光反馈自混合干涉振动测量数学模型,研究信号倾斜的原因及振动测量的特点,所得结论对振动测量方法的设计奠定了理论基础。 接着,本文建立一种基于适度光反馈自混合干涉技术的振动测量算法。本算法通过选定合适的光反馈水平及激光器线宽展宽因数,得到较纯正的锯齿干涉条纹;对这种干涉信号进行微分产生相应的正负脉冲,经脉冲记数法获得整数条纹部分对应振动幅度;然后将整数部分置零,保留小数条纹部分进行分析,研究半波长范围内位移的改变对小数条纹波形的影响,找出对应关系,从而对小数条纹所对应振动幅度进行测量,以实现振动幅度的精密测量。 论文通过计算机仿真研究算法的性能,包括参数选择规则、精确性分析、有效性和抗噪性分析等。文中还介绍了对实测数据进行的预处理方法,利用预处理后的数据来验证算法的有效性。实验数据处理结果表明对于3μm以下的振动,本文算法振动幅度测量相对误差约为0.83%。 最后,将本文算法与现有的其它自混合干涉振动测量算法进行了对比分析,仿真和实验数据处理结果都表明本文算法优于同类测量算法。


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