激光自混合干涉振動(dòng)傳感測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、隨著微機(jī)械技術(shù)和精細(xì)加工工藝的飛速發(fā)展及應(yīng)用,振動(dòng)傳感測(cè)量問(wèn)題越來(lái)越受到研究人員的關(guān)注.光學(xué)傳感測(cè)量是一種非接觸式測(cè)量,具有精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在測(cè)試計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用.在眾多的光學(xué)傳感測(cè)量方法中,以激光干涉法使用得最為廣泛.近年來(lái),基于激光自混合干涉(SMI)的光學(xué)傳感測(cè)量技術(shù)發(fā)展極其迅速,它的主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、易準(zhǔn)直,可有效解決傳統(tǒng)干涉系統(tǒng)光路復(fù)雜、尺寸大等問(wèn)題,因此國(guó)內(nèi)外很多研究人員開展了廣泛而深入的研究

2、工作.本論文對(duì)SMI振動(dòng)傳感測(cè)量技術(shù)進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容包括以下五方面: 第一,簡(jiǎn)要介紹了激光SMI振動(dòng)傳感測(cè)量技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀. 第二,對(duì)SMI現(xiàn)象的機(jī)理進(jìn)行了理論研究.分別以三鏡F-P腔理論和Lang-Kobayashi速率方程理論得到系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)條件和輸出光頻率的求解方程,建立了SMI的數(shù)學(xué)模型,得到了SMI測(cè)量具有與雙光束干涉測(cè)量相同相位靈敏度的結(jié)果,為后續(xù)的仿真、分析和實(shí)驗(yàn)研究奠定了理論基礎(chǔ)；分析了SMI條

3、紋傾斜及傾斜方向產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)的原因,研究了線寬增強(qiáng)因子和反饋強(qiáng)度對(duì)波形的不對(duì)稱性和條紋傾斜度的影響. 第三,通過(guò)Matlab對(duì)SMI振動(dòng)傳感特性進(jìn)行了數(shù)值仿真與分析,包括外腔相位對(duì)輸出光頻、輸出功率、譜線寬度的影響,以及振動(dòng)體在正弦波、三角波和鋸齒波調(diào)制下SMI信號(hào)的變化規(guī)律. 第四,設(shè)計(jì)并建立了激光二極管SMI振動(dòng)傳感測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng).通過(guò)依次改變激光二極管的初始外腔長(zhǎng)和振動(dòng)物體的頻率、振幅和振動(dòng)波形進(jìn)行振動(dòng)傳感測(cè)量實(shí)驗(yàn),觀察