零差激光測(cè)振技術(shù)的研究.pdf

1、零差激光測(cè)振技術(shù)是一種重要的振動(dòng)測(cè)量技術(shù)。由于光路的調(diào)整困難和振動(dòng)信號(hào)的解調(diào)困難，目前零差激光振動(dòng)測(cè)量裝置只用于實(shí)驗(yàn)室中對(duì)振動(dòng)傳感器和振動(dòng)發(fā)生裝置的位移、速度、加速度等的校準(zhǔn)。
　　針對(duì)以上問題，本論文改進(jìn)了零差激光測(cè)振技術(shù)的光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)振動(dòng)信號(hào)重構(gòu)（解調(diào)）算法作了創(chuàng)新性和探索性的研究。為零差激光測(cè)振技術(shù)的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。主要研究工作如下：
　　1.零差激光測(cè)振光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。結(jié)合邁克爾遜測(cè)振光路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)以及正交

2、型邁克爾遜干涉儀雙通道輸出的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新型的零差測(cè)振光學(xué)系統(tǒng)。該光學(xué)系統(tǒng)依然保持著邁克爾遜干涉儀的基本結(jié)構(gòu)，主要改進(jìn)為探測(cè)器采用二象限探測(cè)器，以實(shí)現(xiàn)雙通道輸出。
　　2.振動(dòng)信號(hào)重構(gòu)算法的研究。該算法以最小二乘法為核心，結(jié)合鄰域平滑濾波、單位圓校正算法以及微分相除積分操作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)受噪聲干擾的兩通道非正交多普勒信號(hào)的去噪、校正處理，進(jìn)而重構(gòu)出振動(dòng)信號(hào)。數(shù)值模擬表明，經(jīng)修正后，該算法引起的振幅測(cè)量誤差小于1.0％；增大單次處

3、理數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，可以把頻率測(cè)量誤差控制在0.3%以內(nèi)。
　　3.激光多普勒信號(hào)處理軟件的開發(fā)。運(yùn)用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，以振動(dòng)信號(hào)重構(gòu)算法為計(jì)算核心，利用VC++6.0開發(fā)了適用于本測(cè)振系統(tǒng)的多普勒信號(hào)處理軟件。輸入多普勒信號(hào)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算后輸出被測(cè)振動(dòng)信號(hào)的信息。
　　4.零差激光測(cè)振實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析。搭建了我們?cè)O(shè)計(jì)的零差激光測(cè)振實(shí)驗(yàn)裝置，以信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)的揚(yáng)聲器為振動(dòng)源，進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以測(cè)量振幅

4、小至幾十納米的微小振動(dòng)，也可以測(cè)量頻率范圍在10Hz～40KHz的振動(dòng)；當(dāng)信號(hào)采樣率為500KHz、單次處理的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為4096時(shí)，該系統(tǒng)的頻率測(cè)量誤差小于2.5%；干涉條紋寬度引起的振幅測(cè)量誤差為0.5%，光強(qiáng)變化引起的振幅測(cè)量誤差為0.5%。散斑效應(yīng)引起的振幅測(cè)量誤差為0.4%。
　　本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新工作如下：
　　1.采用二象限探測(cè)器作為光信號(hào)的探測(cè)裝置，改進(jìn)了零差激光測(cè)振光學(xué)系統(tǒng)。
　　2.提出了微分相除積分操