基于激光自混合效應的多物理參數(shù)同步測量方法研究.pdf

1、激光自混合干涉技術具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉及非接觸測量等顯著優(yōu)點。隨著激光自混合效應研究的深入和先進制造技術的提升，多物理參數(shù)的同步高分辨率測量，已經(jīng)成為激光自混合技術和先進光學檢測領域發(fā)展的重要需求之一。本文在研究多重光反饋、三角波激光調(diào)制的基礎上，搭建了基于激光自混合效應的高精度光纖式的振動和角度同步測量系統(tǒng)、速度和位移的同步測量系統(tǒng)以及運動速度的二維信息同步獲取系統(tǒng)，并進行了相關實驗，主要研究工作如下
　　1.基于激光自混合效

2、應的三鏡腔理論模型，系統(tǒng)地分析了弱反饋條件下，激光器參數(shù)對激光自混合信號的影響，結(jié)果表明，在激光器諧振腔1-20mm長度和1.526-1.933折射率范圍內(nèi)，減小諧振腔的長度和有效折射率，有助于增強激光自混合效應。
　　2.提出了一種基于激光自混合效應的顆粒物粒徑反演的理論方法，結(jié)合隨機信號理論和計算機仿真，模擬了顆粒物后向散射光引起的激光自混合信號變化特征，系統(tǒng)地分析了顆粒物粒徑對激光自混合信號的影響，對仿真信號的功率譜密度進行

3、洛倫茲擬合，得到粒徑在0.5-3μm范圍內(nèi)氣溶膠粒子的反演粒徑，誤差小于11％。
　　3.闡述了激光自混合效應中的雙重光反饋效應，通過模擬仿真和實驗驗證分析了雙重光反饋效應的來源以及影響因素。理論和實驗結(jié)果表明，激光自混合技術中的雙重光反饋效應是由激光器的出射激光在外腔中兩次反射引起的，兩次反射光的有效強度比值和有效相位差值是雙重光反饋效應程度的重要影響因素。
　　4.搭建了基于激光自混合效應的角度和振幅同步測量的單通道光纖

4、系統(tǒng)，在0.990°-1.029°的角度范圍和0-3000mVpp的振動范圍，角度和振動測量誤差分別優(yōu)于12.1％和1％，測量精度可達387.5nm。
　　5.采用三角波調(diào)制方案，搭建了基于激光自混合效應的速度和位移同步測量的單通道光纖系統(tǒng)，分析了三角波的幅度、頻率和不對稱度對實驗信號的影響，選擇合適的調(diào)制信號。在0.016-0.47m/s的速度范圍和1-23mm的位移范圍，速度和位移誤差分別優(yōu)于5.3和9.8％。
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