基于激光干涉原理的微振动位移测量系统关键技术

发布时间：2021-03-11 03:16

　　传统的微振动位移测量方法已经很难实现现代工业对非接触、长时间、高稳定性的测量要求。采用激光干涉法设计的干涉仪可以很好的解决这一问题。然而,目前的大多数激光干涉仪光路系统受环境影响易在数据上产生直流漂移现象,降低了系统的稳定性,且仪器设备存在便携性不足,测量速度慢等缺点。为此本文从激光干涉测量原理上出发,通过分析研究传统干涉系统,从光路结构、硬件电路、软件算法三个方面进行改进,设计出光路结构紧凑、可自适应去偏置的微振动位移测量系统。首先,本文通过比较激光干涉测距法中的零差干涉与外差干涉的优缺点,选择了基于零差干涉原理的系统测量方案总体设计。其次,在参考零差干涉光路系统前提下,采用光路微偏方法重新设计了系统光路,来提高获取清晰干涉条纹的能力。并改进光路机械结构,实现了光路可调性与系统的小型化、便携化。第三,在软硬件系统方面,通过设计了去直流偏置电路与二分法调偏置程序,实现了系统自适应去偏置的能力,极大的消除了由背景光强所带来的直流漂移对系统的干扰。并通过设计程控放大电路,得到了适合后续数据处理的放大信号。最后通过设计椭圆拟合算法与解包裹算法程序,实现干涉信号由位移数据的转化。并通过上位机C... 

【文章来源】：湖北工业大学湖北省

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

零差干涉系统光路

通过系统光路获取具有一定频 率差 f 的双频光束作为载波信号，从而实现位移测量的系统。其光路原理图如图2.2 所示，首先由激光器发出的一束光经分光镜 1 的分光作用被分为两束光，光束1 经布拉格盒的声光调制使光频率增加 f1。光束 2 经分光镜 2 的透射打在被测物 体上，从而获得了振动信息产生了具有多普勒频移 f 的光信号，最终一束频率为f+f1 的光与一束 f+ f 的光共同打在光电管上产生了拍频信号，最后通过后续处理系统的数据处理与采集，得到了物体振动位移数据。

峁垢缮嬲穸?灰拼?衅魃杓铺峁┝斯饴方峁股杓啤Ｍ?2.3 改进后光路示意图2.3 系统光路机械结构设计及激光器选型根据改进后的光路系统，从理论上实现了清晰干涉条纹的获取，但在实际状况中因为激光入射角的偏差和反光镜、参考镜、分光镜的位置偏差[19]，很难实现所设计光路系统的一步成型，使光路达到理想状态，获得稳定清晰的干涉条纹。考虑到好的机械结构对提升系统精度非常关键[22,35]，本系统的光路机械结构材料

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3075765