基于正交信號(hào)的激光干涉測(cè)振系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著現(xiàn)代工業(yè)和生產(chǎn)生活的快速發(fā)展，激光微振動(dòng)測(cè)量技術(shù)受到了人們廣泛的重視，尤其是在一些特定的研究領(lǐng)域，比如精密加工中的微納測(cè)量、建筑和工程設(shè)備的運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)、醫(yī)療中的心臟和牙齒的健康狀況診斷等方面，微振動(dòng)的應(yīng)用需求日益迫切，因此，高精度的微振動(dòng)的測(cè)量有著重要的現(xiàn)實(shí)意義激光干涉技術(shù)在納米級(jí)振動(dòng)測(cè)量中應(yīng)用最為廣泛，隨著科學(xué)研究的方向不斷地向著微觀領(lǐng)域發(fā)展，人們對(duì)測(cè)量精度的要求也不斷提高。激光干涉正交信號(hào)的解調(diào)是實(shí)現(xiàn)高精度微振動(dòng)測(cè)量的

2、關(guān)鍵技術(shù)之一，一直是激光干涉信號(hào)解調(diào)領(lǐng)域的重要研究課題。可靠的正交信號(hào)解調(diào)技術(shù)可以提高激光干涉儀的測(cè)量精度。本文在實(shí)驗(yàn)室搭建的基于1/8 波片的正交偏振激光干涉儀的基礎(chǔ)上，對(duì)正交干涉信號(hào)的相位解調(diào)技術(shù)做了進(jìn)一步的研究,并利用反饋法平衡了由于環(huán)境擾動(dòng)造成的頻率漂移，從而將待測(cè)信號(hào)中相位控制在[-π/2，π/2]內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)利用反正切函數(shù)算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
　　 第一章闡述了激光振動(dòng)測(cè)量技術(shù)和激光干涉正交信號(hào)解調(diào)技術(shù)的意義。

3、　　 第二章介紹了產(chǎn)生正交信號(hào)的幾種方法：相位載波零差解調(diào)法、雙光路正交探測(cè)法和基于1/8 波片的激光干涉正交探測(cè)法。說(shuō)明相位載波零差法是通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)兩路正交信號(hào)，雙光路正交探測(cè)法和基于1/8 波片的激光干涉正交探測(cè)法是通過(guò)光路直接得到兩路正交信號(hào)。通過(guò)對(duì)比分別說(shuō)明了三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 第三章介紹了兩種激光干涉正交信號(hào)的解調(diào)方法：相位載波零差解調(diào)法和反正切函數(shù)法。分析了相位載波零差解調(diào)法容易受到所加載波調(diào)制量影響的缺點(diǎn)，

4、通過(guò)與反正切函數(shù)法比較得出,反正切函數(shù)具有原理簡(jiǎn)單、能夠縮短信號(hào)處理時(shí)間、提高系統(tǒng)工作的實(shí)時(shí)性的優(yōu)點(diǎn)。
　　 第四章提出了激光干涉正交信號(hào)中直流分量影響的消除方法，在1/8 波片構(gòu)建的正交光路的基礎(chǔ)上，通過(guò)Matlab 軟件模擬證明了該方法的可行性，并得出了直流量的存在對(duì)解調(diào)結(jié)果影響的誤差百分比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了此方法可以完全的消除信號(hào)中的直流量，從而對(duì)振動(dòng)信號(hào)的位移進(jìn)行精確的測(cè)量。
　　 第五章實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了當(dāng)環(huán)境擾動(dòng)比較

5、大時(shí)，造成待測(cè)信號(hào)中相位ψ(t)+（φ1-φ2） 超過(guò)[-π/2，π/2]，無(wú)法利用反正切函數(shù)算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，利用反饋法平衡了由于環(huán)境擾動(dòng)造成的頻率漂移，從而將待測(cè)信號(hào)中相位ψ(t)+（φ1-φ2）控制在[-π/2，π/2]內(nèi)，進(jìn)而利用反正切函數(shù)法將待測(cè)信號(hào)準(zhǔn)確的解調(diào)出來(lái)。
　　 本文的創(chuàng)新之處在于：
　　 首先，設(shè)計(jì)了求導(dǎo)算法將激光干涉正交信號(hào)中的直流分量消除，解決了信號(hào)中直流量的存在對(duì)解調(diào)結(jié)果造成影響的問(wèn)題。