【摘要】：激光自混合干涉(Self-mixing Interference,SMI)源自于光的反饋效應(yīng),與傳統(tǒng)的干涉技術(shù)相比,具有光路簡單、自準(zhǔn)直、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,能夠應(yīng)用在振動、位移、速度、距離等測量領(lǐng)域中。自混合干涉信號的波動頻率為激光與外部物體相互作用后激光的多普勒頻移,由此可以利用自混合干涉進行測速。本文將通過自混合干涉、多重反饋自混合干涉進行速度的測量,并重構(gòu)出物體運動的速度,同時,將自混合干涉測速應(yīng)用到軸承故障診斷中,拓展該技術(shù)的應(yīng)用范圍。首先,本文在介紹自混合干涉的理論時,運用三鏡腔模型詳細展開了論述,分別從不同反饋水平、不同線寬展寬因子、物體的不同振幅、物體的不同運動幾個方面說明了對自混合干涉信號的影響,為后續(xù)的研究奠定了理論基礎(chǔ)。其次,通過多普勒效應(yīng)與自混合干涉的關(guān)系,研究了自混合干涉測速的基本原理。為解決傅里葉變換只能全局分析物體速度的問題,采取了分段傅里葉變換的方法獲得了頻率隨時間變化的關(guān)系,實現(xiàn)了對物體速度的重構(gòu)。然后,分析了多重反饋自混合干涉(Multiple Self-mixing Interference,MSMI)的形成過程與理論模型,根據(jù)其條紋分辨率加倍的特點,提出了利用多重反饋進行測速的方法,并推導(dǎo)出了其計算公式,通過分段傅里葉變換的方法實現(xiàn)了對物體速度的重構(gòu)。該算法不僅適合于不同反射面的物體,而且在測量誤差方面優(yōu)于自混合干涉測速。最后,根據(jù)激光自混合干涉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、光路易準(zhǔn)直、非接觸的優(yōu)點,采用多重反饋自混合干涉測速對軸承故障信號進行判斷的方法,相比傳統(tǒng)加速度傳感器接觸式測量的方式,避免了因為接觸可能造成的被測物體整體質(zhì)量增加而產(chǎn)生的測量誤差。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O436.1;TN241
【圖文】：

1 實驗裝置為了驗證自混合測速的理論，在此搭建了自混合干涉測速系統(tǒng)，實驗裝置圖示，實物裝置圖如圖 3.5 所示，各個實驗部件已在圖中表明。PD LD透鏡揚聲器放大器 采集卡 計算機信號發(fā)生器測速儀恒流源驅(qū)動圖 3.4 自混合干涉測速的原理圖

東北石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文器 PD，結(jié)構(gòu)圖可以參見圖 3.6 所示。目前文獻報道中關(guān)于自混合干涉測用的激光器為價格更高或功耗更大的激光器，如單模 VCSEL、DFB 激光器等，雖然性能突出，但是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜，整體成本大幅增選擇的半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、可靠性高、使用壽命長、功更為經(jīng)濟適用，且實驗操作簡單便捷。

【參考文獻】

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本文編號：2724148