零差激光測振技術(shù)的研究.pdf

1、零差激光測振技術(shù)是一種重要的振動測量技術(shù)。由于光路的調(diào)整困難和振動信號的解調(diào)困難，目前零差激光振動測量裝置只用于實驗室中對振動傳感器和振動發(fā)生裝置的位移、速度、加速度等的校準(zhǔn)。
　　針對以上問題，本論文改進(jìn)了零差激光測振技術(shù)的光學(xué)系統(tǒng)，對振動信號重構(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：
　　1.零差激光測振光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與改進(jìn)。結(jié)合邁克爾遜測振光路簡單的優(yōu)點以及正交

2、型邁克爾遜干涉儀雙通道輸出的優(yōu)點，設(shè)計了一種新型的零差測振光學(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)為探測器采用二象限探測器，以實現(xiàn)雙通道輸出。
　　2.振動信號重構(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，可以實現(xiàn)對受噪聲干擾的兩通道非正交多普勒信號的去噪、校正處理，進(jìn)而重構(gòu)出振動信號。數(shù)值模擬表明，經(jīng)修正后，該算法引起的振幅測量誤差小于1.0％；增大單次處

3、理數(shù)據(jù)點數(shù)，可以把頻率測量誤差控制在0.3%以內(nèi)。
　　3.激光多普勒信號處理軟件的開發(fā)。運用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法，以振動信號重構(gòu)算法為計算核心，利用VC++6.0開發(fā)了適用于本測振系統(tǒng)的多普勒信號處理軟件。輸入多普勒信號數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后輸出被測振動信號的信息。
　　4.零差激光測振實驗及數(shù)據(jù)分析。搭建了我們設(shè)計的零差激光測振實驗裝置，以信號發(fā)生器驅(qū)動的揚聲器為振動源，進(jìn)行了振動測量實驗。實驗結(jié)果表明：本實驗系統(tǒng)可以測量振幅

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