基于光纤干涉仪的非接触振动测试技术研究

发布时间：2017-05-05 21:08

  本文关键词：基于光纤干涉仪的非接触振动测试技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：物体振动的测量方法主要有机械式测量、电气式测量、光学测量。光学测量具有精度高,具有较大范围的频率和动态范围响应,能实现非接触测量等优点而受到广泛研究。基于光纤干涉仪的振动测试技术因采用激光干涉技术而具有极高的检测灵敏度,在振动测量领域受到广泛的重视。传统的干涉仪的信号检测主要由硬件来实现的,近年来基于计算机平台的虚拟仪器技术也能实现这一功能,而且具有性能高、扩展性强、开发时间短等优点,受到广泛的应用。 本文采用光纤迈克尔逊干涉仪结构,利用虚拟仪器技术进行干涉信号数字解调,实现了对非接触振动信号的精确测量。在光纤迈克尔逊干涉仪的基础上,采用光纤准直器作为探头,实现光纤和待测振动表面之间光信号的耦合,从而实现非接触测量。选择基于ARCTAN计算的PGC解调方法实现干涉信号的解调,并使用Lab VIEW语言实现基于ARCTAN计算的PGC信号解调算法,将相位输出扩展到整个相位空间,同时分析了载波频率和滤波器带宽对系统动态范围的影响,采用主动低频大幅度调制方法来确定外调制载波幅值。 实验结果表明,基于虚拟仪器技术实现的PGC信号解调方法能很好的实现干涉信号的解调,系统实现了对1Hz到1KHz的振动信号测量,且具有良好的线性、较高的精度和对突变信号的良好响应。待测信号为1KHz时,该系统的信噪比达40dB,谐波抑制比达30dB,振动测量的分辨率优于2.47nm。
【关键词】：迈克尔逊干涉仪 振动测量 虚拟仪器 相位生成载波 反正切
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH744.3;O329
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 激光振动测量技术方法与发展趋势8-10
• 1.2 光纤干涉仪简介10-15
• 1.2.1 光纤干涉仪的种类11-13
• 1.2.2 干涉信号解调技术简介13-15
• 1.3 虚拟仪器技术简介15-16
• 1.4 本论文的工作16-18
• 2 系统原理与实现18-27
• 2.1 迈克尔逊光纤干涉仪18-19
• 2.2 光源及光学器件的选择19-23
• 2.2.1 光源的选择19-20
• 2.2.2 光纤环形镜的原理20-22
• 2.2.3 光纤准直器的原理22-23
• 2.3 光信号检测电路设计23-25
• 2.4 本章小结25-27
• 3 相位生成载波解调技术27-37
• 3.1 相位生成载波解调原理27-31
• 3.1.1 载波的引入27-28
• 3.1.2 基于DCM的PGC解调原理28-29
• 3.1.3 基于ARCTAN计算的PGC解调原理29-31
• 3.2 基于ARCTAN计算的PGC解调技术关键参数分析31-36
• 3.2.1 相位调制幅度C与PZT载波幅度的确定31-33
• 3.2.2 系统动态范围的理论分析33-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 基于LabVIEW的干涉信号处理系统设计37-49
• 4.1 数据采集系统37-41
• 4.1.1 数据采集设备37-38
• 4.1.2 干涉信号的采集38-39
• 4.1.3 调制载波的生成39-40
• 4.1.4 信号的采集与载波的同步设计40-41
• 4.2 程序中各模块设计41-48
• 4.2.1 低通滤波器设计41-43
• 4.2.2 值域扩展模块设计43-46
• 4.2.3 数据分析与存储46-48
• 4.3 本章小结48-49
• 5 振动测量实验与结果分析49-59
• 5.1 实验系统的搭建49-51
• 5.2 振动测量实验51-58
• 5.2.1 压电陶瓷载波幅值的确定51
• 5.2.2 接触式振动测量实验与结果分析51-54
• 5.2.3 非接触振动测量实验与结果分析54-58
• 5.3 突变信号响应实验58
• 5.4 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 附录A 主要符号对照表64-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

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本文编号：347087