反射体旋转引起的激光自混合干涉信号分析与处理

发布时间：2017-08-10 14:12

  本文关键词：反射体旋转引起的激光自混合干涉信号分析与处理

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【摘要】：激光自混合干涉效应是指出射激光受外部物体反射或者散射后,部分激光又重新返回激光腔内并与腔内的激光发生干涉,引起激光器输出光强及频率发生变化的现象。自混合干涉是一种重要的干涉技术,具有结构简单、紧凑性好等特点,可在多种应用场合上替代传统的干涉仪,因此引起了国内外科研人员的兴趣。激光自混合干涉信号包含物体的信息,对干涉信号进行适当地分析和处理,能够解调出物体信息,可用于多种物理参数的测量。本文主要对反射体旋转引起的自混合干涉信号进行了分析和处理,包括两个方面的内容。(1)研究了自混合干涉信号与物体旋转角度间关系式中的光调制系数,通过分析光调制系数与旋转角度的关系并由此确定物体准直位置。高斯拟合在分析质量较差的信号出现误差,针对这个问题,本文提出运用数字包络分析法结合高斯拟合的组合分析法对自混合干涉信号进行处理的准直技术,并将该准直技术应用于棱角角度的测量,实验结果表明该方法的可行性。(2)在基于反射体旋转引起的激光自混合干涉效应中,随着旋转角度的增大,自混合干涉信号位相与旋转角度之间呈现非线性关系,将导致基于该效应的角度测量出现非线性误差。为了降低该非线性效应对角度测量的影响,本文根据自混合干涉信号位相与物体旋转角度之间的关系,分析了不同实验参数对角度测量的误差的影响并进行了模拟仿真,由此提出了一个可提高角度测量精度的实验参数优化方法。同时提出一个基于非线性效应的旋转方向识别方法。经过实验参数优化后的角度测量误差可大幅减少,在最优情况下,比未优化方法测量精度提升了一个数量级,可达10-5rad。证明了参数优化方法和方向识别方法在实际测量中的有效性和可靠性。
【关键词】：自混合干涉 信号分析与处理 准直 优化方法 方向识别
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 激光自混合干涉的发展与技术特点7-8
• 1.2 激光自混合干涉技术应用的概述8-9
• 1.3 激光自混合干涉理论9-11
• 1.4 反射体旋转引起激光自混合干涉效应及角度测量原理11-13
• 1.5 本文的主要目的和结构安排13-14
• 第二章 激光自混合干涉准直技术中的干涉信号处理14-29
• 2.1 光学准直技术简介14
• 2.2 激光自混合干涉准直原理14-16
• 2.3 自混合干涉信号的组合分析法16-19
• 2.4 实验装置19-21
• 2.5 实验数据观察与分析21-23
• 2.6 棱镜角度测量23-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第三章 聚焦激光自混合干涉角度测量下的非线性现象分析29-39
• 3.1 聚焦激光束自混合干涉及角度测量的问题29-30
• 3.2 聚焦自混合干涉信号位相与旋转角度之间非线性关系分析和参数优化方法30-32
• 3.3 参数优化方法的实验结果与分析32-36
• 3.4 利用非线性关系判别反射体旋转方向36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 总结与展望39-40
• 参考文献40-42
• 在校期间发表论文42-43
• 致谢43

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