检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：陈小清国防科学技术大学

学位级别：硕士

超声数控加工技术是加工各类高精度平面、曲面和复杂形状等工件的有效手段，在光学元件加工领域有着尤为重要的地位。本文通过对超声数控机床刀具振动特性的测量和研究，挑选出最佳工作频率，对提高超声数控加工光学元件的表面质量、提... 详细信息

超声数控加工技术是加工各类高精度平面、曲面和复杂形状等工件的有效手段，在光学元件加工领域有着尤为重要的地位。本文通过对超声数控机床刀具振动特性的测量和研究，挑选出最佳工作频率，对提高超声数控加工光学元件的表面质量、提高机床能量利用率和减小元件的报废率有重要作用。自混合干涉系统具有结构简单紧凑、光束易准直、非接触、高精度、低成本的特点，本文在总结现有超声数控机床刀具振动测量的几种常用方法及其特点的基础上，研究基于自混合干涉测量技术的刀具振动测量方法，具有重要的现实意义和广泛的应用前景。本文从Lang-Kobayashi速率方程和三镜F-P腔模型出发，建立起自混合干涉的数学模型，并阐述了条纹计数法和振动信号重构测量法的原理及其特点。为定量研究自混合干涉现象并实现对微小振动的测量，以压电陶瓷镜为振源，建立实验系统，测量并得到了4kHz以下频率段压电陶瓷镜随频率的电致伸缩率变化曲线及其在此频率范围内的三个谐振点，同时对压电陶瓷镜响应时间进行了测量。文中详细分析了实验中出现的光反馈强度参数随压电陶瓷镜振动频率变化而变化的现象，证明了激光器线宽展宽因子随着外部调制改变是导致光反馈强度参数变化的原因。针对某型超声数控机床刀具的实际情况，搭建了刀具振动自混合干涉测量实验系统，得到了刀具振动输出自混合干涉信号，其频率与超声驱动频率一致。分析表明，刀具振动呈正弦振动形式。利用振动信号重构法得到了刀具振动图，通过测量三种刀具各超声驱动频率下的振动振幅，分别得到了刀具振动振幅与驱动频率之间的关系曲线及其谐振频率，最后，对实验中的误差因素进行了分析。实验结果表明，尽管使用相同的耦合线圈对三种刀具进行驱动，但它们具有不同的谐振特性。实验结果对选择刀具工作频率具有较好的指导性。

关键词：超声数控机床自混合干涉振动测量条纹计数法重构测量法

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基于啁啾光纤光栅法珀腔的轴承磨损测量技术研究

基于啁啾光纤光栅法珀腔的轴承磨损测量技术研究

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作者：张衫衫哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

滑动轴承作为船舶动力系统的重要传动部件,对船舶运行状态起着决定性作用。由于滑动轴承在恶劣环境下极易发生磨损,当磨损超过极限时将影响船舶的整体推进性能。因此需要对滑动轴承的状态进行检测,以提高船舶运行的安全可靠性。目前的... 详细信息

滑动轴承作为船舶动力系统的重要传动部件,对船舶运行状态起着决定性作用。由于滑动轴承在恶劣环境下极易发生磨损,当磨损超过极限时将影响船舶的整体推进性能。因此需要对滑动轴承的状态进行检测,以提高船舶运行的安全可靠性。目前的间接测量手段难以实现轴承的早期磨损状态检测。而针对磨损量的直接测量尚处于起步阶段。本文设计并制作了一种基于啁啾光纤布拉格光栅法珀(Chirped Fiber Bragg Grating Fabry-Perot,CFBG-FP)腔的滑动轴承磨损量直接测量传感器。该传感器具有轻量化、抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温等优点,克服了工作环境空间狭小、环境恶劣等问题。本文分析了CFBG-FP磨损传感器的基本原理,设计了传感器的结构参数,提出了基于条纹计数法的磨损量解调方法,搭建了实验装置,对传感器及解调方法的可行性进行了实验验证,具体研究内容如下: 1.针对滑动轴承磨损量测量传感器结构设计不明确的问题,对CFBG-FP腔进行理论分析和数值仿真,系统研究结构参数,确定干涉条纹均匀的同啁啾序列级联的CFBGFP腔的结构,并结合实际轴承测量要求确定了CFBG-FP腔的结构参数。 2.针对CFBG-FP腔磨损传感器的解调精度问题,利用干涉条纹数目与第二栅区长度的线性关系提出基于条纹计数法的磨损量解调算法,利用自动多尺度的峰值检测(Automatic Multiscale-based Peak Detection,AMPD)实现传感器反射谱的干涉条纹数目检测,并进行了算法性能测试,结果表明该算法的磨损误差可控制在±0.1mm以内。 3.针对所提出CFBG-FP磨损传感器的可行性验证,设计并制作了传感器实物,搭建实验装置,利用所提解调算法,对传感器进行磨损性能测试和环境敏感性实验。结果显示,基于CFBG-FP腔的磨损传感器,在静态条件下利用干涉条纹数目进行解调所得到的测量误差可控制在±0.2mm。本文设计并提出的基于CFBG-FP的滑动轴承磨损量直接测量技术具有精度高、容易部署、抗干扰能力强等特点,该方法简单有效,能够应用在滑动轴承上以实现早期磨损状态的检测。

关键词：啁啾光纤布拉格光栅法珀腔滑动轴承磨损检测条纹计数法

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基于自混合干涉的位移测量

基于自混合干涉的位移测量

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作者：薛琦郑州大学

学位级别：硕士

自混合干涉技术是近年来兴起的一项精密测量技术，其系统不仅具有传统干涉技术的高灵敏性、高精度性以及非侵入性，而且结构简单、紧凑、易准直且价格低廉，解决了传统干涉系统复杂、尺寸庞大、敏感与准直以及价格昂贵等问题。自混合干... 详细信息

自混合干涉技术是近年来兴起的一项精密测量技术，其系统不仅具有传统干涉技术的高灵敏性、高精度性以及非侵入性，而且结构简单、紧凑、易准直且价格低廉，解决了传统干涉系统复杂、尺寸庞大、敏感与准直以及价格昂贵等问题。自混合干涉技术主要优势在于几何量传感测量，其中位移测量是几何量测量中一个重要的组成部分。本文阐述了自混合干涉技术及其应用的发展，对利用光反馈自混合干涉进行位移测量的几种方法进行了简单的介绍；根据三镜腔法和Lang-Kobayashi方程法，建立了自混合干涉系统的理论模型，重点对基于傅立叶变换的自混合干涉的位移测量方法和条纹计数位移测量方法进行了深入的研究。根据理论研究结果，基于条纹计数法设计了一种位移测量系统：设计了测量方法、数据处理算法，组建、调试了测量系统。该测试系统可用于任意位移信号的测量，测量系统的最小分辨力小于半导体激光器光波波长的二分之一。

关键词：自混合干涉位移测量傅立叶变换条纹计数法半导体激光器

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半导体激光自混合干涉加速度计测试技术研究

半导体激光自混合干涉加速度计测试技术研究

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作者：江海清南京师范大学

学位级别：硕士

加速度计作为惯性导航、精确制导装置中关键的惯性测试器件,被广泛地应用于汽车驾驶、无人机、弹道导弹、航天飞机、军舰轮船等领域的惯性导航系统中。加速度计性能的优劣将对整个系统最终呈现的精度效果起到非常重要的影响,因此需要在... 详细信息

加速度计作为惯性导航、精确制导装置中关键的惯性测试器件,被广泛地应用于汽车驾驶、无人机、弹道导弹、航天飞机、军舰轮船等领域的惯性导航系统中。加速度计性能的优劣将对整个系统最终呈现的精度效果起到非常重要的影响,因此需要在完全合格的测试环境下,利用极其稳定且高效的测试装置和测试方法对加速度计的各项性能参数进行严谨的测试分析,以保证所制造的加速度计的产品质量。激光自混合干涉是近年来渐渐兴起的一项光学精密测量技术,利用该技术所研制的激光自混合干涉装置凭借其结构简单紧凑、测量精度高、易于准直以及非接触性测量等优势,被广泛应用于航空航天、汽车导航、安全生产等测量领域,真正起到了减少应用成本,提高生产效率的实际效果,因此将自混合干涉装置应用于加速度计测试研究工作,将大大提高测试的效率,同时降低测试的成本。本文提出了一种基于激光自混合干涉装置的加速度计测试系统,将自混合干涉系统的外腔反射靶面和待测加速度计均固定于一个激振器振动端,根据不同的振动频率,分别采用条纹计数法或贝塞尔函数零值法从自混合干涉信号中解调加速度信息。通过对商用加速度计多组测试,得到利用该系统所测试的加速度计灵敏度约为24.33mV/g,该测试结果与加速度计制造商所给出的灵敏度参数相对比具有良好的一致性。在此研究基础上,本文进一步提出了一种改进型自混合干涉测试系统,将反射式衍射光栅集成到传统的自混合干涉装置中,结合光栅多普勒效应,设计了一款自混合光栅干涉加速度计测试系统。较传统的自混合干涉测试系统而言,激光自混合光栅干涉减小了光源频率涨落对测试结果的影响,增强了测试系统对外界环境的抗干扰能力,提高了该系统的实用价值,并对国际标准组织所规定的测试方法进行了适应性修改,最终通过对商用加速度计多组测试,结果表明该系统所测得加速度计灵敏度更加逼近于加速度计制造商所给出的灵敏度标准参数24.20mV/g,实验中利用测试系统测得的灵敏度最小误差可达到0.02mV/g,体现出良好的系统测试性能和测试精度。而且,该装置将测量的最小基准单元由原先的半个波长转化成固定的光栅栅距,提高了该系统投入到实际应用领域的可能性,体现出潜在的应用前景和使用价值。

关键词：加速度计测试自混合干涉激振器条纹计数法贝塞尔函数零值法光栅多普勒效应

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基于激光自混合干涉的角度测量方法研究

基于激光自混合干涉的角度测量方法研究

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作者：许虹虹天津理工大学

学位级别：硕士

随着精密制造的飞速发展,高精度、低成本和便捷化的角度测量成为新的研究热点。本文根据现代高精密测量技术的需求,研究了激光自混合干涉工作原理与角度测量标准,提出了基于激光自混合的角度测量方法。与现有角度测量方法进行比较,激光... 详细信息

随着精密制造的飞速发展,高精度、低成本和便捷化的角度测量成为新的研究热点。本文根据现代高精密测量技术的需求,研究了激光自混合干涉工作原理与角度测量标准,提出了基于激光自混合的角度测量方法。与现有角度测量方法进行比较,激光自混合干涉效应具有结构紧凑、操作简单、成本低等优势,是实现高精度、高分辨率角度测量方法的重要手段,适用于非接触环境下的精准测量。主要进行了以下的研究工作:(1)本文以精密的角度测量方法为研究背景,为解决现有角度测量系统结构复杂、测量范围受限的问题,提出了结合激光自混合干涉技术与几何关系计算的方法,实现高精度角度测量。根据激光自混合干涉角度测量数学模型,通过Matlab软件进行仿真实验,分析了线宽展宽因数和光反馈水平因子对自混合干涉条纹的影响。(2)该方法以平行光束作为关键条件,通过测量两束平行光在自混合干涉光路中的光程差变化量,结合几何关系计算出角度值。因此,根据检测光斑位置标定光束平行度的原理,设计了光斑位置检测装置,该检测装置能够在微米量级范围内检测光斑位置,降低激光平行度对角度测量结果的影响。(3)本文搭建了激光自混合干涉的角度测量装置。首先,为提高条纹计数法的准确性,分析了自混合干涉条纹中存在噪声的类型,并利用混合滤波器滤除存在干扰的噪声,实现了自混合干涉条纹的优化。其次,根据实际测量中调制电流与反射体速度对自混合干涉信号的影响,寻找到调制电流与反射体速度的最优值进行角度测量。最后,为了保证角度测量装置的准确性与稳定性,通过重复性实验验证了测量结果符合实际测量要求。实验结果表明,本文所设计的基于激光自混合干涉的角度测量方法在1度角度范围内测量精度可达10度,测量分辨率可达10度,具有测量精度高、测量装置结构简单、操作便捷等优点,满足精密测量所需的标准,具有一定的实际应用价值。

关键词：激光自混合干涉角度测量光斑位置检测条纹计数法

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基于光反馈干涉振动测量的研究

基于光反馈干涉振动测量的研究

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作者：陈素郑州大学

学位级别：硕士

光反馈干涉技术是由研究消除激光器不利影响的光反馈而衍生的一种新型传感器的研究方向。在对消除光反馈不利影响的过程中发现光反馈干涉与外部反射物的位移,速度,振动,距离和激光器的线宽展宽因素都有相关性,于是就引起了利用光反馈进... 详细信息

光反馈干涉技术是由研究消除激光器不利影响的光反馈而衍生的一种新型传感器的研究方向。在对消除光反馈不利影响的过程中发现光反馈干涉与外部反射物的位移,速度,振动,距离和激光器的线宽展宽因素都有相关性,于是就引起了利用光反馈进行测量的研究和应用。光反馈干涉技术与传统双光束干涉相比,在理论方面有很多类似,便与光反馈的研究,同时又有传统双光束干涉无法比拟的优越性,因此受到传感器测试领域的关注。现在国内外已有基于光反馈干涉测量的对目标的运动、形貌以及激光器参数的测量等。本文对光反馈干涉理论作了简述,并用飞思卡尔公司的32位处理器MCF52259和8位处理器MC9S08QG8,基于光反馈干涉技术的条纹计数法实现振动测量的测控系统。主要研究内容包括以下几个方面：首先,根据基于光反馈干涉理论的条纹计数法,建立了振动信号重构模型；设计了滤波方法；并应用MATLAB对振动信号重构模型和滤波方法进行了仿真分析,为组成振动测量系统奠定了重要的理论基础。再之,设计并组成了以光反馈干涉为理论基础的的振动测控系统并运行测试。此外,还为完善基于光反馈技术的振动测控系统,进行了基于MC9S08QG8部分设计和实验。最后,对全文作了总结,并对振动测量系统的完善作了展望。

关键词：振动测量光反馈干涉条纹计数法半导体激光器嵌入式系统

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基于Sagnac干涉的光纤速度传感系统研究

基于Sagnac干涉的光纤速度传感系统研究

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作者：吕纬龙南昌航空大学

学位级别：硕士

VISAR(Velocity Interferometer System for Any Reflector)任意反射面速度干涉仪,主要用来测试各种样品的自由面速度随时间变化的过程。激光速度干涉仪有着体积小,抗电磁干扰,灵敏度高,动态响应范围大等优点,在发动机,齿轮,桥梁等领域... 详细信息

VISAR(Velocity Interferometer System for Any Reflector)任意反射面速度干涉仪,主要用来测试各种样品的自由面速度随时间变化的过程。激光速度干涉仪有着体积小,抗电磁干扰,灵敏度高,动态响应范围大等优点,在发动机,齿轮,桥梁等领域有重要的应用价值。然而传统速度干涉仪使用高功率的窄带宽激光器,分立器件组成,使得系统成本过高,调试复杂,也不能实时分析速度变化,限制了速度干涉仪的实用化。本文基于Sagnac干涉效应,设计并实现了一种新型在线速度传感系统。主要研究内容如下:(1)首先介绍了项目研究背景及现状。(2)研究了主要几种光纤干涉测速的基本理论。详细推导了Sangac干涉测速的原理,得到了基于干涉强度法测速、基于干涉条纹数测速的公式,并对其性能进行了分析,为后续系统的搭建奠定了基础。(3)实验系统设计。分析了关键部件对系统测速性能的影响,确定了各部件的选用型号。根据系统实验要求确定了光源种类和功率,分析和结合实验室条件确定了延迟光纤长度,针对光的利用率问题使用了准直透镜,同时,增加了反光贴,解决了对光困难问题。(4)基于FPGA设计了信号采集和传输系统。包括器件按键开关的消抖模块,全局时钟PLL模块,AD9226驱动模块,暂时存放数据的FIFO模块,将数据传给Lab VIEW的千兆以太网模块。(5)基于Labview设计了上位机软件。主要包括信号预处理及两种速度解调的实时程序。在信号预处理部分有:滤除直流操作,消除了信号直流波动的影响;低通滤波,将信号中的噪声去除;数据拟合,使信号更平滑便于后续处理。阈值法解调程序是模拟了施密特触发器原理,对条纹进行判读,同时根据两个信号的相位不同进行运动方向判别。加窗傅里叶变换法利用了傅里叶变换原理,和加窗改善频谱泄露原理,能对更复杂的条纹信号进行实时处理。同时设计了简介易用的程序前面板。(6)系统实验。实验结果表明,搭建的系统实现了滑台匀速和加减速的实时测量和显示。同时,通本文也将该系统用于膜片振动的测量,结果表明,该系统可以再现作用在膜片上的声信号。本文对基于Sagnac干涉的光纤速度传感系统进行了研究,实现了对均速和加减速物体的在线监测和显示功能,为Sagnac干涉测速仪的应用奠定了基础。

关键词：在线传感多普勒效应 LabVIEW 条纹计数法

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光纤激光自混合干涉术在微振动测量中的应用研究

光纤激光自混合干涉术在微振动测量中的应用研究

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作者：潘以锴南昌大学

学位级别：硕士

激光器的出射光被外部物体反射或者散射后,其中一部分光又返回到激光器的谐振腔内,反馈光携带了外部物体表面元的状态信息,与腔内的原输出光产生自混合干涉,引起激光器输出功率和输出频率的变化,最后通过对输出功率或输出频率的解调分析... 详细信息

激光器的出射光被外部物体反射或者散射后,其中一部分光又返回到激光器的谐振腔内,反馈光携带了外部物体表面元的状态信息,与腔内的原输出光产生自混合干涉,引起激光器输出功率和输出频率的变化,最后通过对输出功率或输出频率的解调分析,可以得到被测物体速度、位移、振动、形貌或温度等物理量。这种光学传感测试技术具有传统双光束干涉不具备的众多优点,是近代光学测试技术的一个重要发展方向。本文首先对激光自混合干涉原理进行了详细地阐述和分析；其次,介绍了线型掺铒光纤激光器的结构和原理,并在此基础上与光纤双光束干涉和其他类型激光器的自混合干涉做比较分析,总结出运用线型掺铒光纤激光器自混合干涉技术进行传感测量研究的优势；随后,又利用MATLAB软件对线型掺铒光纤激光器自混合干涉信号进行数值模拟并分析之；最后,利用激光自混合干涉理论,以线型掺铒光纤激光器为测量平台,结合条纹计数法,搭建了一种新型光纤传感测量系统,并运用此传感测量系统对扬声器振动位移进行了验证性测量研究。实验结果显示,扬声器振动位移与其驱动电压峰峰值成很好的线性关系。研究表明,由线型掺铒光纤激光器构建的传感测量系统切实可行,相对于其他同功能的振动位移测量系统而言,结构更简单、测量更方便。随着研究的深入,有望实现对不同环境下的更多物理量的精确测量,从而形成微型化和多功能化的光纤传感测量网络,具有广阔的研究与应用价值。

关键词：线型掺铒光纤激光器激光自混合干涉微振动测量条纹计数法数值模拟

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基于半导体激光器自混合干涉效应对振动振幅的测量与研究

基于半导体激光器自混合干涉效应对振动振幅的测量与研究

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作者：季新昕华中科技大学

学位级别：硕士

半导体激光器(LD)的自混合干涉是指以半导体激光器为光源,输出光被外部物体反射或散射后,其中一部分光被反馈回激光器谐振腔,反馈光携载外部物体信息,与腔内光相混合后,调制激光器的输出功率。封装在LD另一侧的或外部的光电二极管探测... 详细信息

半导体激光器(LD)的自混合干涉是指以半导体激光器为光源,输出光被外部物体反射或散射后,其中一部分光被反馈回激光器谐振腔,反馈光携载外部物体信息,与腔内光相混合后,调制激光器的输出功率。封装在LD另一侧的或外部的光电二极管探测反馈干涉信号,可以确定物体的状态。激光的自混合效应来源于激光器的外部光反馈效应,以前人们总是设法消除光反馈的影响,近年来,随着半导体激光器技术的不断发展,利用半导体激光器的自混合干涉效应进行物理量的测量,成为近代光学干涉测量技术中一门最有潜力的新兴学科。尽管自混合干涉现象于20世纪60年代就已被发现,但我国对该领域的研究还只是刚刚起步。本文首先系统回顾了自混合干涉现象的发现、发展到走向应用的各个方面,分析了激光自混合干涉技术的研究意义和应用前景。其次,总结了半导体激光器自混合干涉效应的两种理论分析方法,即严格求解Lang和Kobayashi建立的速率方程理论和法-泊腔模型分析理论,得到了完全相同的出射光的频率和光强的表达式,证明了激光自混合干涉一般理论模型的正确性。并研究了系统参数对自混合干涉信号的影响。然后,建立了一般的半导体激光器自混合干涉实验系统,观察了自混合干涉现象,并测量了目标靶镜扬声器的振幅,发现在一定范围内,扬声器的振幅和驱动电压成良好的线性关系。最后,对一般的半导体激光器自混合干涉实验系统进行改进,提出一种新型的自混合干涉系统。经实验证明,量程扩大了两倍,测量精度也大幅度提高,同时最大程度地保留自混合干涉法的易准直性和简便性,预示着改进后的系统在实际应用中将有广泛的应用前景。

关键词：半导体激光器自混合干涉条纹计数法偏振分光镜 λ/4波片

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振动和冲击测量的校准和标准

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振动.测试与诊断 1984年第3期 52-58页

作者： Torben R. Licht K. Zaveri M. Phil 薛新法北京市计量局

本文叙述了如何建立标准加速度计体系,例如工作传感器可以追溯到基准和基本单位。概观当今振动和冲击测量用加速度计的绝对校准法和比较校准法,可以通过下列方法来精确地实现。

关键词：标准传感器比较法绝对法基本单位法的理论物理量单位冲击测量力学测量加速度计比力计绝对校准法前置放大器条纹计数法测量电路

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