自混合干涉效应及其在位移测量应用中的进展

对自混合干涉系统的位移测量研究进展进行了综述．首先对自混合干涉的发展概况进行了介绍，然后着重介绍了基于自混合干涉系统的位移测量系统．文中将基于自混合干涉的位移测量技术分为条纹计数法，模跳测量法，合成波长测量法，拍频测量法，光回馈水平差异测量法，分区细分法．条纹计数法最易于实现，系统最简单，但分辨率低，一般为半个光波长．模跳测量法利用跳模原理进行测量，分为开环和闭环模跳测量法两类，所对应的分辨率分别为40和50nm．合成波长测量法则利用双激光器同时回馈时两激光器光强条纹相位差异实现位移测量，测量速度和范围相对于传统单激光器相位测量法大大提高．拍频测量法利用光回馈引起激光器频率变化的现象对位移进行测量，系统的分辨率为5nm．光回馈水平差异测量法巧妙运用透镜实现系统不同水平的光回馈，实现系统的分辨率为20nm．分区细分法则利用双频激光器中两垂直偏振光光强曲线交叉变化的特点，对条纹交叉结果进行分区，能实现分辨率为八分之一光波长．文中同时对各种测量方法的原理进行了介绍，对各自系统的优缺点也进行了评述．     

光纤激光器自混合干涉微位移测量研究

研究了光纤激光器自混合干涉效应测量微位移的方法.为提高自混合干涉的微位移传感测量精度,将正弦相位调制方法引入光纤激光器自混合干涉测量.光纤激光器外腔中使用相位调制器调制自混合干涉信号.采用四象限积分技术解调外腔相位得到位移测量结果,与高精度微位移平台位移参数对比,验证传感测量方法的可行性.位移测量精度远优于半个波长.此方法对全光纤高精度位移传感应用有重要意义.     

基于差分的激光自混合光栅干涉位移测量

为使信号在不失真的情况下降低共模噪声的干扰,提高激光自混合光栅干涉信号的信噪比,提出了一种基于差分技术的激光自混合光栅干涉位移测量方法。+1级衍射光被振动物体反射后返回激光腔,发生自混合干涉,并由封装在激光器内的光电探测器PD₁接收,0级衍射光由外置PD₂接收。根据半导体激光器前后向输出存在180°相位差的原理,两光束所携带的自混合干涉信号相位相反,而叠加的噪声是部分相关的,因此对两个干涉信号进行差分能消除部分噪声。通过对差分后的自混合信号处理,可以重构出位移。实验结果表明,差分后的重构振动波形的平均误差更小,信号更平稳,且差分后的干涉信号的信噪比提高3 dB以上。     

基于激光自混合干涉法的微振动测量

激光自混合干涉法由于其测量精度高、光路简单、准直性好等优点,十分适合于微小振动的测量.然而在测量微振动时,由于被测目标振幅微小且大多情况下其表面反射系数很低,造成测量信号的幅值较小以及光反馈导致的信号波形倾斜不明显,给测量信号解调带来了很大难度.在自混合干涉光路中添加一个预反馈镜,构成带预反馈的干涉光路系统,可将测量信号增强2~4倍.同时,推导"基频-极值点判定算法"的频率幅值解调公式,建立了模型算法,实现自混合干涉信号的解调.理论分析和实验表明,频率测量的误差小于2.5%,振幅测量的误差小于5%.      

自混合干涉对分布反馈激光器线宽的影响

该文讨论了在弱光反馈的情形下,自混合干涉对增益耦合(GC)型分布反馈激光器(DFB)线宽的影响。根据自混合干涉的理论模型,进行了理论分析及数据仿真。研究的成果有助与降低光噪音,可被应用与激光器线宽的压榨及频率的调制。     

偏正无关光纤干涉仪及其微位移测量应用

提出了一种与偏振无关的新型光纤干涉仪,采用端面镀膜的光纤自聚焦准直器,结合球凸透镜构成共光路光纤干涉仪,其探测光与参考光在同一根普通单模光纤中共光路传输,有效消除了偏振衰落影响。通过理论建模分析,并采用高精度的压电陶瓷作为稳定信号源,搭建了微位移测量平台,实测了三角波驱动电压信号与对应的干涉信号。研究了不同扫描电压下,压电陶瓷位移和驱动电压的关系。实验结果表明,该光纤干涉仪可实现微小位移的精密测量,在超精密机床振动、微型机械、传感等方面具有应用价值。     

基于CCD检测微机控制的光干涉微位移自动化测量新方法

光干涉法可以测量物体的微小位移，提高测量微小位移的分辨率及对移动方向的自动判断，具有工程应用的实际价值。论文首次提出电荷耦合器件（CCD）采样并与计算机结合实现对物体微位移的细分及辨向，给出原理图、程序流程图、计算机检测方法及技术指标。     

含参考臂的半导体激光自混合干涉测距系统研究

基于半导体激光自混合干涉效应,提出了一种新的含参考臂的测距系统,并建立了系统的理论模型,经理论分析表明,这种含参考臂的测距系统可以有效地消除频率波动带来的测量误差,从而提高系统测量精度,     

高分辨率双频激光回馈的位移测量方法

在分析双频激光回馈测量原理的基础上,提出了一种基于双频激光回馈原理的高精度位移测量方法,研究了双频激光回馈的基本现象并给出了理论依据,进一步在回馈光学系统基础上,对两路正交的光回馈条纹,利用电路进行细分处理:即5细分和4倍频电路相结合,细分产生的计数脉冲最后送入单片机进行计算及显示.采用可编程逻辑器件FPGA和单片机设计信号处理电路,利用FPGA实现4倍频细分,利用电阻链细分实现5细分.全部电路通过逻辑、时序仿真,验证了本方法的可行性.目前此系统可满足高精度位移测量的要求.     

GPS测量技术在黄壁庄水库水平位移测量中的应用

在利用GPS对黄壁庄水库大坝进行水平位移测量中,既要保证监测精度,又使观测周期缩短,对基准网和工作网的作业规格均参照<水利水电工程测量规范>,在实际操作中探索出了一套切实可行的方案     

散斑干涉在纤维与混凝土粘结面位移场测量中的应用

为弥补传统测试方法的不足，在外粘碳纤维增强复合材料(CFRP)混凝土试件的双剪试验中，首次引入双光束电子散斑干涉技术(ESPI)，对粘贴面变形性能进行了测试．通过防止刚体位移、调暗背景光、保持物面平整，得到理想的条纹图，测出了粘贴面上的波长量级的全场位移量．     

基于光电混合细分的激光自混合干涉测量技术

为了提高激光自混合干涉仪在大量程运动距离测量中实时测量的分辨率,采用光学细分与电子细分相结合的方法,大幅减轻了在条纹计数法中对信号进行大量电子细分的软硬件压力,节省了硬件成本,降低了测量系统的复杂程度,满足了大量程运动距离实时测量的精度要求。使用PI公司高分辨率商用导轨标定了运动距离测量的实验结果,分析误差来源,得出了实际测量精度。结果表明:在百毫米大尺度运动距离的测量中精度能够达到μm级。     

弱吸收薄膜光学参数的自泵浦相位共轭干涉测量分析

采用一种新方法——自泵浦相位共轭干涉测量法,测量弱吸收薄膜的光学参数:折射率、吸收系数以及厚度,实验结果表明,该方法具有操作简便,并能自动消除相位畸变等优点。     

光反馈自混合干涉系统模型中的参数研究

在外腔简谐振动条件下,研究半导体激光器的光反馈自混合干涉系统模型中的测量参数.经计算仿真分析,得到了外腔运动参数及激光器本身参数的变化对光反馈自混合信号波形的影响规律.结论表明,利用光反馈自混合干涉效应可以进行多参数传感测量.     

基于FPGA的激光自混合干涉信号高速数据处理系统设计

设计一种基于FPGA的激光自混合干涉信号高速实时数据处理系统。通过FPGA对激光自混合干涉信号进行采集、处理和显示,最后得到外部物体的位移。提出数据处理系统的硬件设计方案并结合信号处理方法进行软件实现,搭建激光自混合干涉实验平台进行验证。实验结果表明,该系统处理速度快、实验数据准确度高、系统稳定、具有较好的同步性和实时性,满足对激光自混合干涉信号高速实时处理的要求。     

光干涉法测量磨损量的研究

提出了一种高精度、非接触式测量磨损量的新方法——磨痕光测法。通过采集磨痕的光干涉图象，并用计算机进行图象处理，从而得到磨损量的大小。其水平分辨率达２．７μｍ，垂直分辨率达０．８３ｎｍ，可用于宽度小于５ｍｍ，深度梯度小于０．０８３，表面粗糙度小于０．１２５μｍ的磨痕测量。对客观性、精确性和方便性进行了分析。将该方法用于环块试验机试件磨痕的测量中，并以此为依据对滑动条件下有润滑磨损的粘—弹性模型的进行了验证。     

磁敏传感器在阀芯位移测量中的应用

介绍一种新型的小位移传感器,该位移传感器具有体积小、灵敏度高、耐高压、与被测部件无接触等特点。在锥阀阀芯位移测量中应用了该传感器,得到了较为令人满意的结果。