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光纤激光自混合干涉术在微振动测量中的应用研究

潘以锴  
【摘要】:激光器的出射光被外部物体反射或者散射后,其中一部分光又返回到激光器的谐振腔内,反馈光携带了外部物体表面元的状态信息,与腔内的原输出光产生自混合干涉,引起激光器输出功率和输出频率的变化,最后通过对输出功率或输出频率的解调分析,可以得到被测物体速度、位移、振动、形貌或温度等物理量。这种光学传感测试技术具有传统双光束干涉不具备的众多优点,是近代光学测试技术的一个重要发展方向。 本文首先对激光自混合干涉原理进行了详细地阐述和分析;其次,介绍了线型掺铒光纤激光器的结构和原理,并在此基础上与光纤双光束干涉和其他类型激光器的自混合干涉做比较分析,总结出运用线型掺铒光纤激光器自混合干涉技术进行传感测量研究的优势;随后,又利用MATLAB软件对线型掺铒光纤激光器自混合干涉信号进行数值模拟并分析之;最后,利用激光自混合干涉理论,以线型掺铒光纤激光器为测量平台,结合条纹计数法,搭建了一种新型光纤传感测量系统,并运用此传感测量系统对扬声器振动位移进行了验证性测量研究。实验结果显示,扬声器振动位移与其驱动电压峰峰值成很好的线性关系。 研究表明,由线型掺铒光纤激光器构建的传感测量系统切实可行,相对于其他同功能的振动位移测量系统而言,结构更简单、测量更方便。随着研究的深入,有望实现对不同环境下的更多物理量的精确测量,从而形成微型化和多功能化的光纤传感测量网络,具有广阔的研究与应用价值。


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