基于四象限探测器的微位移测量系统设计

发布时间：2023-03-05 03:03

　　随着现代科技的发展以及人们安全意识的提高,人们对工业生产以及环境中有害气体尤其是CH₄、H₂S等痕量气体的关注也不断增加,因此如何快速有效检测痕量气体的组分和浓度成为了气体检测中的关键问题。基于悬臂梁传声器的痕量气体检测方法是目前研究的热点,现阶段普遍采用傅里叶变换光谱法测量悬臂梁自由端的位移,进而得到待测气体浓度,但其成本较高。本文基于四象限探测器设计并完成了一套微位移测量系统,通过对干涉条纹进行双向计数并采用间接测量法对空气折射率进行补偿,实现了悬臂梁自由端的位移测量。论文的主要研究内容如下:(1)研究了悬臂梁自由端以及由悬臂梁运动引起的干涉条纹的动态特性,在此基础上制定了微位移测量系统的总体方案,设计了系统的光路以及软硬件实现。(2)搭建了基于四象限探测器的微位移测量系统。系统的光路包括激光束的扩束准直、迈克尔逊干涉仪以及对测量光束的处理;系统的硬件包括四象限探测器、前置放大电路、基于C8051F310单片机的信号处理电路、基于DHT22和Bmp280传感器的环境参数测量电路,完成了干涉条纹数据和环境参数的采集;系统的软件采用Labvi...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究目的及主要工作介绍
2 微位移测量的理论基础
    2.1 痕量气体检测原理
    2.2 悬臂梁传声器理论分析
    2.3 悬臂梁位移的检测原理
    2.4 本章小结
3 微位移测量系统设计
    3.1 微位移测量系统框架
    3.2 干涉光路的构建
    3.3 干涉条纹的采集
    3.4 微位移测量原理
    3.5 本章小结
4 微位移测量系统的实现
    4.1 微位移测量系统的整体实现
    4.2 干涉条纹的动态实现
    4.3 数据采集模块的实现
    4.4 数据处理模块的实现
    4.5 本章小结
5 微位移测量系统实验设计与结果分析
    5.1 系统功能测试
    5.2 系统测量及误差分析
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表论文与专利



本文编号：3755568