【摘要】：激光自混合干涉振動(dòng)測量技術(shù)因其結(jié)構(gòu)簡單、易準(zhǔn)直、成本低等優(yōu)勢而被廣泛地應(yīng)用。當(dāng)激光器發(fā)出的光一部分被外部物體反射或者散射后,反饋的光會(huì)和激光諧振腔內(nèi)的光進(jìn)行耦合,此耦合光會(huì)影響輸出功率和輸出頻率,從而形成激光自混合干涉。因此為了進(jìn)行振動(dòng)測量需要對攜帶了外部物體振動(dòng)信息的自混合信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,近幾年,研究者們提出了很多基于激光自混合干涉振動(dòng)測量的數(shù)據(jù)處理方法,但這些方法都是基于單通道測量環(huán)境的,只有重復(fù)進(jìn)行兩次同樣的測量才能滿足雙通道測量或多維測量的情況,這在結(jié)構(gòu)和處理方法上都是冗余的。針對這一問題,本文提出了兩路外腔激光自混合干涉模型,并基于該模型運(yùn)用改進(jìn)的主頻階次算法對兩個(gè)振動(dòng)物體的振動(dòng)信息進(jìn)行同時(shí)測量,其具有結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。首先,根據(jù)傳統(tǒng)的激光自混合干涉理論,利用三鏡腔模型以及等效替代的方法對兩路外腔激光自混合干涉模型進(jìn)行理論分析和數(shù)學(xué)公式推導(dǎo),最終得到其功率方程和頻率方程。通過對兩路外腔激光自混合和傳統(tǒng)激光自混合的功率方程的對比,得出在弱反饋條件下,兩路外腔的混合信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)物體振動(dòng)的自混合信號(hào)的疊加。其次,對兩路外腔激光自混合干涉模型進(jìn)行時(shí)域和頻域驗(yàn)證。通過傅里葉變換對兩路外腔激光自混合干涉信號(hào)進(jìn)行頻譜分析,可以得到該頻譜中包含兩個(gè)物體的振動(dòng)信息,并且當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)的頻率差值足夠大時(shí),可以在頻譜中清晰地搜索到兩個(gè)物體的振動(dòng)頻率值。接著通過數(shù)值仿真和搭建實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該結(jié)論的準(zhǔn)確性。然后,為了達(dá)到同時(shí)對兩個(gè)振動(dòng)物體進(jìn)行振動(dòng)信息測量的目的,本文提出了改進(jìn)的主頻階次算法。該算法通過在頻譜中搜索主頻的方法得到振動(dòng)頻率,再通過利用一類貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)得到振動(dòng)幅值,相比傳統(tǒng)主頻階次方法不僅適用范圍廣且具有更好的抗噪性,解決了傳統(tǒng)主頻階次算法需要搜索基頻的缺點(diǎn),使其能有效地用于激光自混合的雙通道振動(dòng)測量上。最后,基于兩路外腔激光自混合干涉模型,利用改進(jìn)的主頻階次算法進(jìn)行雙通道測量。通過數(shù)值仿真和搭建實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法只用一個(gè)半導(dǎo)體激光器、一個(gè)光電探測器就可以同時(shí)對兩個(gè)物體的振動(dòng)信息進(jìn)行測量。
【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】：2019
【分類號(hào)】：TN24
【圖文】：

環(huán)的位移分辨率為 0.05nm。其中用同公司提供的 PZT 驅(qū)動(dòng)器對 PZT 進(jìn)行控制，用同是 PI 公司提供的 PI Control 程序?qū)?PZT 驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制，用于設(shè)置 PZT 振波形以及振動(dòng)規(guī)律的頻率與幅值。在本次實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇振動(dòng)波形類型為正弦振動(dòng)號(hào)的頻率和幅值根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行修改，設(shè)置界面如圖 3.7 所示，其中右邊部分置好的信號(hào)的報(bào)告，可以用來檢測是否為所需信號(hào)。

振動(dòng)物體的振動(dòng)幅值 A 有關(guān)的一個(gè)物理量。因此為了得需要對一類貝塞爾函數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，此時(shí)為了方便分基本的一類貝塞爾函數(shù) ( )nJ a 進(jìn)行分析。先通過 Matlab 畫n和a與 ( )nJ a 的三維立體圖，如圖 4.1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 李成偉;黃貞;孫曉剛;;Infrasound detection by laser diode self-mixing interferometry[J];Chinese Optics Letters;2013年02期

2 禹延光,葉會(huì)英,姚建銓;激光自混合干涉位移測量系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

3 禹延光,程明,強(qiáng)錫富;多重光反饋的激光自混合干涉[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2001年09期

4 禹延光,強(qiáng)錫富,魏振祿,孫曉明;差動(dòng)型激光自混合干涉式位移測量系統(tǒng)[J];光學(xué)學(xué)報(bào);1999年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 黃貞;基于半導(dǎo)體激光自混合干涉的振動(dòng)測量研究與應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 周俊萍;基于光纖耦合的激光自混合干涉效應(yīng)[D];南京師范大學(xué);2008年

3 郭冬梅;相位調(diào)制型激光自混合干涉測量微納米技術(shù)的研究[D];南京師范大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 朱君瑤;光反饋?zhàn)曰旌细缮嫘盘?hào)噪聲處理及位移測量算法的研究[D];鄭州大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2731752