本文關(guān)鍵詞：基于光電檢測技術(shù)的非接觸式橫向形變測量系統(tǒng)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：眾所周知,物體在受到軸向加載的過程中,由于泊松效應(yīng)的存在,物體在軸向產(chǎn)生加載形變的同時,其橫向也會發(fā)生變形。橫向形變是表征材料力學(xué)特征的重要性能參數(shù),因此橫向形變的測量也可作為探究材料力學(xué)響應(yīng)的重要方法和手段。本文設(shè)計了一套基于光電檢測技術(shù)的橫向形變測量系統(tǒng),以半導(dǎo)體激光器作為光源,采用硅光二極管為核心器件構(gòu)成的光電檢測電路進行光電轉(zhuǎn)換,利用高性能數(shù)字示波器對電信號進行捕獲、存儲、運算及分析,能夠?qū)崟r的、非接觸的方式對被測物體的橫向變形進行測量。本文利用多模光纖(MMF)對半導(dǎo)體激光器發(fā)射的高斯光束進行勻光處理,從光纖傳輸特性入手,詳細分析了多模光纖對高斯光束的勻光作用的理論原理,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一套光束能量勻化系統(tǒng),經(jīng)試驗測試表明,經(jīng)多模光纖處理后的激光束能量分布趨向均勻化;與此同時,為減弱了由于光纖勻光帶來的光束能量衰減,還進一步采用了增透膜技術(shù)以保持光束能量的穩(wěn)定性。光電探測器是構(gòu)成本測量系統(tǒng)的另一個重要的光電轉(zhuǎn)換關(guān)鍵部件,它將形變引起的光信號的能量變化轉(zhuǎn)換成電信號的電壓變化。要實現(xiàn)形變的精確測量,光電探測器要求要有良好的線性輸出特性以及優(yōu)秀的抗干擾能力。本文通過對光電檢測電路的線性特性和噪聲特性進行分析,設(shè)計了一種低噪聲、線性特性良好的光電檢測電路,并通過實驗對電路的噪聲信號和線性特性進行檢測,實驗結(jié)果表明電路的信噪比高、線性特性良好。本文通過微控電子材料性能試驗機,對彈性性能良好的啞鈴狀橡膠樣片進行單軸拉伸實驗。通過光電檢測系統(tǒng)對橡膠試件的橫向變形進行實時監(jiān)測,捕捉光電轉(zhuǎn)化的電信號進行分析計算,將測算的形變量與實際形變量進行比對。對比結(jié)果表明:該測試系統(tǒng)性能穩(wěn)定,抗干擾能力強,可以滿足橫向應(yīng)變測量的精度需求。論文最后對全文的研究成果進行了總結(jié),指出了本文存在的不足,并提出了課題下一步的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：橫向形變 激光器 光電檢測 多模光纖 增透膜 單軸拉伸
【學(xué)位授予單位】：武漢紡織大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN29
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 光電檢測的特點9
• 1.3 光電檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢9-10
• 1.4 常用于測量橫向形變的光電檢測方法10-12
• 1.5 本文研究的內(nèi)容12-14
• 2 光電檢測系統(tǒng)設(shè)計14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 光電檢測理論基礎(chǔ)分析14-24
• 2.2.1 橫向應(yīng)變的概念14
• 2.2.2 光電轉(zhuǎn)換原理14-16
• 2.2.3 形變測量方法16-18
• 2.2.4 光電檢測裝置與測定系統(tǒng)18-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 光電檢測電路的設(shè)計25-35
• 3.1 引言25
• 3.2 光電轉(zhuǎn)換電路特性分析25-31
• 3.2.1 硅光二級管等效工作電路25-26
• 3.2.2 硅光二極管線性特性分析26-28
• 3.2.3 光電檢測電路噪聲分析28-31
• 3.3 電路設(shè)計原則31-34
• 3.3.1 運放器件選型及電路設(shè)計31-32
• 3.3.2 電路性能測試32-33
• 3.3.3 電路性能測試33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 4 光路優(yōu)化設(shè)計35-43
• 4.1 引言35
• 4.2 光纖勻光技術(shù)35-40
• 4.2.1 光纖的基本結(jié)構(gòu)35-36
• 4.2.2 光纖的傳輸特性分析36-38
• 4.2.3 光纖勻光系統(tǒng)設(shè)計38-40
• 4.3 增透膜技術(shù)40-42
• 4.3.1 增透膜工作原理40-41
• 4.3.2 增透膜的設(shè)計41-42
• 4.3.3 增透效果檢驗42
• 4.4 小結(jié)42-43
• 5 橫向形變測量實驗43-53
• 5.1 引言43
• 5.2 系統(tǒng)標(biāo)定43-46
• 5.2.1 激光器輸出功率的確定43-44
• 5.2.2 變量標(biāo)定44-46
• 5.3 形變測量實驗46-52
• 5.3.1 實驗材料46
• 5.3.2 實驗樣品的制備46-49
• 5.3.3 單軸拉伸實驗49-50
• 5.3.4 測量結(jié)果分析50-52
• 5.4 小結(jié)52-53
• 6 結(jié)論與展望53-55
• 6.1 總結(jié)53
• 6.2 本文存在的不足53-54
• 6.3 進一步研究內(nèi)容54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-60
• 附錄60

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  本文關(guān)鍵詞：基于光電檢測技術(shù)的非接觸式橫向形變測量系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：305154