半導(dǎo)體激光自混合干涉的微振動(dòng)測(cè)量研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著測(cè)試技術(shù)的不斷發(fā)展，在研究和應(yīng)用中人們?cè)絹?lái)越青睞于基于光學(xué)的非接觸式精確測(cè)量方案。近年來(lái)，作為一種新型光學(xué)干涉測(cè)量技術(shù)，采用半導(dǎo)體激光器的自混合干涉測(cè)試技術(shù)因其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、光路易準(zhǔn)直、測(cè)量精度高、裝置成本低、可識(shí)別目標(biāo)物運(yùn)動(dòng)方向等優(yōu)點(diǎn)而受到研究者們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。
　　半導(dǎo)體激光自混合干涉測(cè)量技術(shù)是指在半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)中，激光器輸出的光遇到測(cè)量目標(biāo)物后被反射或散射，其中一部分光攜帶目標(biāo)物運(yùn)動(dòng)信息反饋回激光諧振腔，與腔內(nèi)光

2、混合后，調(diào)制激光器輸出，形成自混合干涉信號(hào)，通過(guò)分析所獲信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的方法。本文的主要研究目的在于探索半導(dǎo)體自混合干涉技術(shù)在微振動(dòng)領(lǐng)域的測(cè)量機(jī)理，并將微振動(dòng)測(cè)量技術(shù)拓展到阻尼振動(dòng)的測(cè)量和音頻信號(hào)的拾取。
　　本文首先概述了激光自混合干涉技術(shù)的形成和背景，深入了解了自混合干涉技術(shù)的理論研究進(jìn)展，并綜述了其在速度、絕對(duì)距離、位移振動(dòng)等方面的應(yīng)用研究，特別是對(duì)近年來(lái)的理論應(yīng)用研究進(jìn)行了闡述。
　　結(jié)合系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)條件和頻率方程，本文

3、運(yùn)用F-P三鏡腔理論推導(dǎo)并建立了自混合干涉系統(tǒng)的一般數(shù)值模型，同時(shí)獲得了系統(tǒng)的相位靈敏度。運(yùn)用MATLAB建立一般正弦簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型，仿真分析了半導(dǎo)體激光器的反饋強(qiáng)度和線寬展寬因子對(duì)系統(tǒng)輸出信號(hào)的影響;同時(shí)為觀察目標(biāo)物運(yùn)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)輸出信號(hào)的影響，模擬了不同振幅、頻率和不同調(diào)制信號(hào)下所獲得的自混合干涉條紋。
　　本課題設(shè)計(jì)并搭建了針對(duì)微振動(dòng)的自混合干涉測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置，選取低壓疊堆壓電陶瓷(PZT)作為振動(dòng)目標(biāo)物，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，驗(yàn)證了仿真中

4、現(xiàn)象和結(jié)論，通過(guò)自混合干涉條紋數(shù)探討了驅(qū)動(dòng)電壓與PZT振幅的線性關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單分析了揚(yáng)聲器作為理論驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)振動(dòng)目標(biāo)物的缺陷性。
　　最后，將半導(dǎo)體激光自混合干涉技術(shù)應(yīng)用在阻尼振動(dòng)的還原和音頻信號(hào)的拾取。研究了阻尼振動(dòng)的特點(diǎn)和機(jī)理，提出了再現(xiàn)阻尼振動(dòng)的一種新方案，并通過(guò)搭建測(cè)量系統(tǒng)，利用弱反饋下精確的條紋計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)振動(dòng)參數(shù)的測(cè)量，還原出了阻尼振動(dòng)曲線;基于半導(dǎo)體激光自混合干涉系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了對(duì)音頻信號(hào)拾取的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)信號(hào)處理電