隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及人們安全意識的提高,人們對工業(yè)生產(chǎn)以及環(huán)境中有害氣體尤其是CH₄、H₂S等痕量氣體的關(guān)注也不斷增加,因此如何快速有效檢測痕量氣體的組分和濃度成為了氣體檢測中的關(guān)鍵問題。基于懸臂梁傳聲器的痕量氣體檢測方法是目前研究的熱點,現(xiàn)階段普遍采用傅里葉變換光譜法測量懸臂梁自由端的位移,進(jìn)而得到待測氣體濃度,但其成本較高。本文基于四象限探測器設(shè)計并完成了一套微位移測量系統(tǒng),通過對干涉條紋進(jìn)行雙向計數(shù)并采用間接測量法對空氣折射率進(jìn)行補(bǔ)償,實現(xiàn)了懸臂梁自由端的位移測量。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)研究了懸臂梁自由端以及由懸臂梁運動引起的干涉條紋的動態(tài)特性,在此基礎(chǔ)上制定了微位移測量系統(tǒng)的總體方案,設(shè)計了系統(tǒng)的光路以及軟硬件實現(xiàn)。(2)搭建了基于四象限探測器的微位移測量系統(tǒng)。系統(tǒng)的光路包括激光束的擴(kuò)束準(zhǔn)直、邁克爾遜干涉儀以及對測量光束的處理;系統(tǒng)的硬件包括四象限探測器、前置放大電路、基于C8051F310單片機(jī)的信號處理電路、基于DHT22和Bmp280傳感器的環(huán)境參數(shù)測量電路,完成了干涉條紋數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)的采集;系統(tǒng)的軟件采用Labvi...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究目的及主要工作介紹
2 微位移測量的理論基礎(chǔ)
    2.1 痕量氣體檢測原理
    2.2 懸臂梁傳聲器理論分析
    2.3 懸臂梁位移的檢測原理
    2.4 本章小結(jié)
3 微位移測量系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 微位移測量系統(tǒng)框架
    3.2 干涉光路的構(gòu)建
    3.3 干涉條紋的采集
    3.4 微位移測量原理
    3.5 本章小結(jié)
4 微位移測量系統(tǒng)的實現(xiàn)
    4.1 微位移測量系統(tǒng)的整體實現(xiàn)
    4.2 干涉條紋的動態(tài)實現(xiàn)
    4.3 數(shù)據(jù)采集模塊的實現(xiàn)
    4.4 數(shù)據(jù)處理模塊的實現(xiàn)
    4.5 本章小結(jié)
5 微位移測量系統(tǒng)實驗設(shè)計與結(jié)果分析
    5.1 系統(tǒng)功能測試
    5.2 系統(tǒng)測量及誤差分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文與專利



本文編號：3755568