高性能波片测量仪设计研究
发布时间：2022-01-12 15:36
波片是一种十分重要的光学器件,被广泛应用于应用光学和无损检测等领域中,相位延迟量和快轴方位角作为波片的重要参数,对其进行精确测量不仅可以监测波片在加工过程中造成的应力不均匀,还可以为波片应用者提供参数指导。随着电子信息技术和光学应用技术的迅猛发展,特别是自动测量技术和数字显示技术的引入更使光学精密测量获得了突破性进展。传统波片相位延迟量和快轴方位角测量方法已不能满足光学精密测量的时代要求。为了能够精确地测量波片相位延迟量和标定快轴方位角,实现测量系统的集成化和自动化,论文基于弹光调制技术与数字锁相技术相结合的新型波片测量技术,提出了高精度相位延迟量和快轴方位角的测量方法,设计了自动测量波片系统,并对测量结果进行了分析。因此,本文主要从以下几个方面展开阐述研究。1、研究了波片光学原理、弹光调制器工作原理以及数字锁相原理,提出了基于弹光调制技术和数字锁相技术相结合的新型测量波片相位延迟量和快轴方位角原理,并运用Stokes参量和Muller矩阵对测量原理进行了理论推导,为设计高精度测量波片相位延迟量和标定快轴方位角系统奠定了坚实的理论基础。2、设计了以FPGA为核心的硬件电路,完成了电源电...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
波片光学原理图
中北大学学位论文光强[42]。2.2 弹光调制器结构和工作原理弹光调制器是利用晶体的弹光效应对入射光信号进行相位调制的，其主要由压电驱动器和弹光晶体组成。其中，外部驱动电路输出的高压驱动信号输入到压电驱动器使压电驱动器产生周期性振动，压电驱动器的振动施加于各向同性的弹光晶体通过改变弹光晶体的折射率以改变经过弹光晶体偏振光的偏振状态。因此，通过调节弹光调制器驱动电路输出信号的频率和幅值，可实现对压电驱动器振动频率和幅值的控制，最终达到控制弹光调制器调制能力的目的[43-47]。
数字锁相放大器结构和解调技术原理锁相放大器是利用检测信号与参考信号的相关性对交流信号进行相关检测的测器。根据数字化程度不同，锁相放大器一般可分为模拟锁相放大器和数字锁相放大。其中，模拟锁相放大器结构较简单，主要由积分器和相敏检波器组成，是以模拟件为基础的测量仪器[50]。受模拟元器件温漂、零漂和器件本身噪声的影响，模拟放的检测精度较低。随着数字电子技术和数字信号处理技术的不断发展，集成度高方便的数字锁相放大器得到了广泛应用。数字锁相放大器将积分算法和数字信号处术相结合取代了模拟锁相放大器的乘法器和积分器，使检测精度得到大幅度提高根据组成结构不同，锁相放大器可分为单通道锁相放大器和正交矢量型锁相放。相较于单通道锁相放大器，正交矢量型锁相放大器无需对相位进行实时调整，不免了繁琐低效的移相过程而且提高了测量精度[34]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字锁相放大器在微弱光电信号检测中的应用研究[J]. 向腊,李娟娟. 数字通信世界. 2018(01)
[2]弹光调制测晶体电光系数的数字锁相实现[J]. 王爽,王志斌,李晓,李晋华,张敏娟,景宁. 光子学报. 2017(10)
[3]一种快速同时测量波片相位延迟量和快轴方位角的方法[J]. 袁凯华,邓剑勋,刘超,黄佐华. 激光与光电子学进展. 2018(02)
[4]一种测量1/4波片相位延迟量的新方法[J]. 谭巧,徐启峰,谢楠. 红外与激光工程. 2016(07)
[5]弹光调制和电光调制联合测剩余双折射[J]. 李克武,王黎明,王志斌,张瑞,李晓,王爽. 中国激光. 2016(05)
[6]基于弹光调制的高灵敏旋光测量[J]. 李克武,王志斌,陈友华,杨常青,张瑞. 物理学报. 2015(18)
[7]基于穆勒矩阵的偏振显微镜及其在生物医学领域的应用[J]. 王晔,何宏辉,曾楠,谢军,廖然,常金涛,孙明皓,马辉. 世界复合医学. 2015(01)
[8]基于空间同步移相的1/4波片相位延迟量测量误差分析[J]. 王征,朱祥,翟凤潇,郝蕴琦,杨坤. 激光杂志. 2014(04)
[9]基于激光回馈的波片在盘位相延迟测量系统[J]. 李浩昊,张书练,谈宜东,李岩. 应用光学. 2011(05)
[10]偏振干涉法测量晶体应力双折射精度分析[J]. 肖昊苏,张运强,范志刚,李福巍,潘国庆. 红外与激光工程. 2011(02)
博士论文
[1]弹光调制傅里叶变换光谱仪稳定性研究[D]. 王艳超.中北大学 2014
[2]同步移相干涉测量的抗振技术研究[D]. 左芬.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]基于相位闭环控制的弹光调制器稳定技术研究[D]. 罗欣玮.中北大学 2018
[2]基于弹光调制的波片双折射测试系统研究[D]. 杨晓.中北大学 2017
[3]基于FPGA数字锁相实现的弹光调制测旋光技术研究[D]. 吕润发.中北大学 2017
[4]纵弯耦合振动型驻波压电驱动器的研究[D]. 李春红.哈尔滨工业大学 2016
[5]弹光调制双闭环稳定与控制技术的研究[D]. 陈光威.中北大学 2016
[6]基于FPGA带频率自适应跟踪的矢量型数字锁相放大器设计[D]. 汪少锋.华中科技大学 2016
[7]数字锁相放大器在微弱光电信号检测中的应用研究[D]. 李健.吉林大学 2016
[8]面向TDLAS气体传感系统的锁相放大技术研究[D]. 刘云龙.电子科技大学 2015
[9]高精度共光路微分剪切干涉仪的研究[D]. 娄喜凤.哈尔滨工业大学 2015
[10]激光气体监测仪的数据采集与处理逻辑设计[D]. 俞奕.内蒙古科技大学 2014
本文编号：3585029
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
波片光学原理图
中北大学学位论文光强[42]。2.2 弹光调制器结构和工作原理弹光调制器是利用晶体的弹光效应对入射光信号进行相位调制的，其主要由压电驱动器和弹光晶体组成。其中，外部驱动电路输出的高压驱动信号输入到压电驱动器使压电驱动器产生周期性振动，压电驱动器的振动施加于各向同性的弹光晶体通过改变弹光晶体的折射率以改变经过弹光晶体偏振光的偏振状态。因此，通过调节弹光调制器驱动电路输出信号的频率和幅值，可实现对压电驱动器振动频率和幅值的控制，最终达到控制弹光调制器调制能力的目的[43-47]。
数字锁相放大器结构和解调技术原理锁相放大器是利用检测信号与参考信号的相关性对交流信号进行相关检测的测器。根据数字化程度不同，锁相放大器一般可分为模拟锁相放大器和数字锁相放大。其中，模拟锁相放大器结构较简单，主要由积分器和相敏检波器组成，是以模拟件为基础的测量仪器[50]。受模拟元器件温漂、零漂和器件本身噪声的影响，模拟放的检测精度较低。随着数字电子技术和数字信号处理技术的不断发展，集成度高方便的数字锁相放大器得到了广泛应用。数字锁相放大器将积分算法和数字信号处术相结合取代了模拟锁相放大器的乘法器和积分器，使检测精度得到大幅度提高根据组成结构不同，锁相放大器可分为单通道锁相放大器和正交矢量型锁相放。相较于单通道锁相放大器，正交矢量型锁相放大器无需对相位进行实时调整，不免了繁琐低效的移相过程而且提高了测量精度[34]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字锁相放大器在微弱光电信号检测中的应用研究[J]. 向腊,李娟娟. 数字通信世界. 2018(01)
[2]弹光调制测晶体电光系数的数字锁相实现[J]. 王爽,王志斌,李晓,李晋华,张敏娟,景宁. 光子学报. 2017(10)
[3]一种快速同时测量波片相位延迟量和快轴方位角的方法[J]. 袁凯华,邓剑勋,刘超,黄佐华. 激光与光电子学进展. 2018(02)
[4]一种测量1/4波片相位延迟量的新方法[J]. 谭巧,徐启峰,谢楠. 红外与激光工程. 2016(07)
[5]弹光调制和电光调制联合测剩余双折射[J]. 李克武,王黎明,王志斌,张瑞,李晓,王爽. 中国激光. 2016(05)
[6]基于弹光调制的高灵敏旋光测量[J]. 李克武,王志斌,陈友华,杨常青,张瑞. 物理学报. 2015(18)
[7]基于穆勒矩阵的偏振显微镜及其在生物医学领域的应用[J]. 王晔,何宏辉,曾楠,谢军,廖然,常金涛,孙明皓,马辉. 世界复合医学. 2015(01)
[8]基于空间同步移相的1/4波片相位延迟量测量误差分析[J]. 王征,朱祥,翟凤潇,郝蕴琦,杨坤. 激光杂志. 2014(04)
[9]基于激光回馈的波片在盘位相延迟测量系统[J]. 李浩昊,张书练,谈宜东,李岩. 应用光学. 2011(05)
[10]偏振干涉法测量晶体应力双折射精度分析[J]. 肖昊苏,张运强,范志刚,李福巍,潘国庆. 红外与激光工程. 2011(02)
博士论文
[1]弹光调制傅里叶变换光谱仪稳定性研究[D]. 王艳超.中北大学 2014
[2]同步移相干涉测量的抗振技术研究[D]. 左芬.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]基于相位闭环控制的弹光调制器稳定技术研究[D]. 罗欣玮.中北大学 2018
[2]基于弹光调制的波片双折射测试系统研究[D]. 杨晓.中北大学 2017
[3]基于FPGA数字锁相实现的弹光调制测旋光技术研究[D]. 吕润发.中北大学 2017
[4]纵弯耦合振动型驻波压电驱动器的研究[D]. 李春红.哈尔滨工业大学 2016
[5]弹光调制双闭环稳定与控制技术的研究[D]. 陈光威.中北大学 2016
[6]基于FPGA带频率自适应跟踪的矢量型数字锁相放大器设计[D]. 汪少锋.华中科技大学 2016
[7]数字锁相放大器在微弱光电信号检测中的应用研究[D]. 李健.吉林大学 2016
[8]面向TDLAS气体传感系统的锁相放大技术研究[D]. 刘云龙.电子科技大学 2015
[9]高精度共光路微分剪切干涉仪的研究[D]. 娄喜凤.哈尔滨工业大学 2015
[10]激光气体监测仪的数据采集与处理逻辑设计[D]. 俞奕.内蒙古科技大学 2014
本文编号：3585029
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