激光精密测量中光束抖动抑制技术研究

发布时间：2020-08-04 11:42

【摘要】：激光因为具有一系列显著的特性优势被应用于众多精密机械行业,包括精密制造、精密测量等,但是在激光应用的实际处理中仍然存在很多干扰因素使其精度受到限制。其干扰因素主要有激光器的内部构造热变形影响、空气折射率变化影响、大气湍流干扰等。在较长距离的测量中空气扰动干扰会造成激光束抖动现象,是造成测量不确定度大的主要原因,本文研究目的即为提升激光精密测量稳定性。基于激光束抖动的随机性特点,本文首先采用时间序列分析方法,设计了ARMA滤波器对激光束抖动进行主动滤除,其次利用PZT微位移执行器设计了一套光程终端反馈测量方法,对激光束抖动误差进行被动控制补偿,最终通过实验验证测量结果的稳定性在很大程度上得到了提高。本文首先分析了激光束抖动的产生原因以及抖动引起的误差形式,其中重点研究了大气湍流这一影响因素,并结合四象限探测器的检测原理研究了对激光束角漂的分离检测,在实现了四自由度误差测量的基础上设计了一种新的带反馈测量方法。然后,根据激光束抖动的随机性特点,本文利用时间序列分析方法对激光测量的漂移数据进行了相关分析,在建立一般理论的ARMA模型基础上经过数学推导设计了ARMA滤波器,其次编写相应的MATLAB程序对已有的激光漂移数据进行了滤波仿真,仿真结果显示了很好地抑制效果。后又搭建了激光直线度测量平台进行实时滤波实验,实验结果表明ARMA滤波器可减小激光测量大约20%的测量不确定度。最后,基于四自由度测量原理以及利用PZT反馈执行器,搭建了长达4m的光程终端反馈测量光路,为了验证反馈效果,在整个光程的0.5m、1.0m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、3.5m处分别进行了大量验证实验。在最终的实验结果中,由于漂移数据存在不等的趋势性漂移,对数据进行了趋势性去除措施后分别计算了数据的不确定度,结果表明,通过反馈补偿误差可在很大程度上减小激光测量的不确定度。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN24

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 谭久彬;;精密测量体系与装备制造质量[J];中国工业和信息化;2019年12期

2 涂良成;;精密测量物理专题·编者按[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2016年07期

3 袁平;杜勇奕;袁钢;;关于建立高精密测量实验室探讨[J];考试周刊;2016年A2期

4 王静;;开放精密测量实验室的探索与研究[J];中国科技信息;2011年06期

5 杜宇波;;一种新型三针法角度精密测量仪的原理与结构[J];机械设计与制造;2011年11期

6 于桂臻;精密测量不需先对准仪器零位[J];中国计量;2004年03期

7 ;港大设立精密测量中心[J];模具制造;2002年12期

8 岁丰;自动三座标精密测量系统的发展[J];管理科学文摘;1996年04期

9 鲁效明;;并联小电阻的精密测量[J];计量技术;1987年11期

10 李传声;;表面粗糙度快速三维精密测量[J];沈阳化工学院学报;1987年01期

相关会议论文 前10条

1 袁新江;姜洋;汪磊磊;顾吉丰;费庆国;;大型精密测量设备的微振研究[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年

2 唐家明;;用T型接头精密测量复数反射系数[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年

3 叶君建;何钜华;傅思祖;黄秀光;谢志勇;;等熵稀疏靶的制备及靶参数精密测量[A];第五届北京核学会核技术应用学术交流会论文集[C];2008年

4 康岩辉;邾继贵;杨凌辉;罗志勇;叶声华;;标准硅球直径精密测量中光束对准误差分析[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年

5 韩剑;冯雪;李长俊;;基于容栅技术的液位精密测量[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集（Ⅰ）[C];2008年

6 王为;王翔;陈宏;翁继东;;一套应用于二级轻气炮实验的紧凑型全光纤激光弹速精密测量系统的研制[A];第十三届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2010年

7 王晓东;张习文;罗怡;朱萃;王林;;微小型零件自动装配中的精密测量与控制[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会（论文集1）[C];2010年

8 向阳;;精密测量大曲率半径和焦距的方法[A];第九届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2001年

9 华小龙;朱敏霞;;制冷设备检测中温度精密测量方法[A];第十届全国冷（热）水机组与热泵技术研讨会论文集[C];2002年

10 赵士民;;类神经多媒体三域测量烽火式中、低空预警网[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

相关重要报纸文章 前10条

1 全媒体记者 童庆;推进沼山精密测量物理实验基地建设[N];鄂州日报;2019年

2 全媒体记者 周长庆;市政府与中科院精密测量创新院签订合作协议[N];鄂州日报;2019年

3 记者 吴长锋;我实验实现噪声适应的量子精密测量[N];科技日报;2019年

4 记者 樊曦 齐中熙;白芝勇：用点线绘就精密测量人生[N];经济参考报;2017年

5 全媒体记者 陈振亮 通讯员 刘鄂;国家精密测量重大科技基础设施项目在鄂州启动[N];鄂州日报;2018年

6 记者 桂运安;中科大再创量子精密测量最高精度[N];安徽日报;2018年

7 航空工业精密所 毕超;航空发动机燃油喷嘴组件精密测量系统Agility介绍[N];中国航空报;2017年

8 航空工业精密所 毕超;基于双球法的燃油喷嘴内腔锥角精密测量系统[N];中国航空报;2018年

9 乔严;专家研讨提高我国高铁精密测量研究水平[N];中国测绘报;2010年

10 记者 杨蕾;日本地震对我国精密测量和计量产生影响[N];中国质量报;2011年

相关博士学位论文 前9条

1 杨正海;光电存储环及电子电偶极矩精密测量新方案的研究[D];华东师范大学;2019年

2 范玲;调制偏振光在光学精密测量和方位信息传递中的应用研究[D];北京邮电大学;2006年

3 郭磊;移动视觉精密测量关键技术研究[D];天津大学;2011年

4 张鹏飞;强耦合腔量子电动力学的实现及单原子轨道的精密测量[D];山西大学;2011年

5 丁国清;基于误差分离技术的超精密测量及校正方法研究[D];上海交通大学;2012年

6 干江红;基于无衍射光投影的三维形貌精密测量及应用[D];华中科技大学;2012年

7 王杰;基于阶梯型原子系统的超精细作用常数精密测量和双色磁光阱[D];山西大学;2016年

8 马红梅;光与原子协同量子操控研究[D];华东师范大学;2016年

9 周敏;冷镱原子钟跃迁谱的精密测量[D];华东师范大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 罗曼;光电系统下二维大尺寸精密测量中的定标问题[D];华中科技大学;2019年

2 胡振忠;射频与微波磁场的量子精密测量[D];南京邮电大学;2019年

3 王亚勇;激光精密测量中光束抖动抑制技术研究[D];大连理工大学;2019年

4 晏文;冷镱原子~1S_o-~1P_1跃迁精密光谱与频率精密测量[D];华东师范大学;2017年

5 戴阳;信号循环技术在光学精密测量中的应用研究[D];华中师范大学;2019年

6 张一幸;基于金刚石色心的交变磁场精密测量[D];中国科学技术大学;2018年

7 魏丽珍;精密测量自动对焦系统研究[D];厦门大学;2007年

8 廖明易;适用于三维精密测量的气浮平台结构设计与静动态特性分析[D];广东工业大学;2016年

9 陈学广;数字图像精密测量关键技术研究[D];长春理工大学;2011年

10 郑小平;调幅式电感传感器精密测量系统研制[D];哈尔滨工业大学;2006年

本文编号：2780506