基于激光自混合散斑干涉的转速测量

发布时间：2020-10-16 07:30

　　 随着石油行业的快速发展,工业上对进行油井作业的石油设备的稳定性和使用寿命的要求也越加严格。在石油设备中旋转部件的旋转速度成为影响设备稳定性和使用寿命的重要因素,所以在石油设备投产前与应用时对设备中旋转部件的转速进行标定和检测尤为重要,这时对无损且精度较高的转速测量装置产生了迫切的需要。本文提出基于激光自混合散斑干涉的转速测量,通过对自混合散斑信号的处理,完成对表面粗糙的旋转物体转速的测量,有望实现对石油设备中旋转器件的转速监测及标定。激光自混合散斑干涉是将自混合干涉与散斑效应相结合。当携带粗糙物体表面运动信息的散斑信号反馈回激光腔内时,形成自混合散斑干涉,可以完成对粗糙物体速度的测量。通过对自混合散斑干涉信号的处理进行物体物理性质的测量,克服了传统接触式测量的复杂性,通过采用更少的组件,降低了器件成本。基于自混合散斑干涉转速测量的方法具有测量装置更加紧凑、简易,非接触,易准直的优点,同时对物体的测量具有较高的精度。本文基于三腔镜F-P腔模型建立自混合散斑干涉的理论模型,并对自混合散斑干涉信号的形成机理进行说明。通过对自混合散斑干涉理论的分析,提出通过对自混合散斑信号进行快速傅里叶变换以及自相关谱求解的两种信号处理方法对采集到的自混合散斑信号进行频移提取,通过对频移的分析可以确定物体的转速。首先从理论上证明了两种方法的有效性,其次基于这两种方法搭建基于自混合散斑干涉的粗糙物体转速测量平台,在测速实验中实现了对粗糙转盘的旋转速度的测量,说明了该两种方法的可行性与有效性。最后,本文提出一种基于单光双腔的自混合散斑干涉测量双转盘转速的方法,即利用一个激光器实现对两个独立转盘进行转速测量的方法。文中,从理论及实验证上证明了该方法的可行性。单光双腔自混合散斑干涉既简化了实验装置,同时又能够对两个旋转物体进行速度测量,该装置在对石油设备转速测量与标定上有一定应用的前景。
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN249;TE92
【部分图文】：

罴训牟饬烤嗬搿?D DriverNI-4431PD LDvSLensPC 图 3.1 自混合散斑测速装置图3.2.2 实验装置参数1.半导体激光二极管在实验中主要采用的光源是相干光半导体激光二极管，半导体激光二极管(LD)是一种常用来构建光通信系统激光器，在光通信中常常与光纤相配合使用，它能直接作为光通信的光源使用，也可以作为激光器、放大器的泵浦源，半导体激光器在激光工程研究领域有着很高的地位。其中，半导体激光器的输出功率随注入电流的变化而变化，当注入电流低于阈值时，光的输出功率很小，当高于阈值时，输出功率与注入电流有一定的
【参考文献】

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1 彭世金;黄志强;纪苏丹;邱成松;丁雅萍;;物探钻机性能参数测试系统设计[J];测控技术;2015年02期

本文编号：2842955