光纖激光自混合散斑測速實驗系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf

1、激光自混合散斑技術(shù)把傳統(tǒng)的散斑測量與激光自混合干涉相結(jié)合，將散斑現(xiàn)象引入自混合激光器，用隨機(jī)的散斑信號調(diào)制光強(qiáng)，形成自混合散斑干涉，是近年發(fā)展起來的一種新型的散斑測量技術(shù)。激光自混合散斑的理論模型來源于激光自混合干涉，它是指激光器的輸出光束入射在粗糙物體表面上，經(jīng)粗糙面反射和散射后，部分光返回到激光器的諧振腔內(nèi)。由于粗糙面各點的高度和反射率隨機(jī)變化，因此返回激光腔內(nèi)的反饋光，其相位和光強(qiáng)也會隨機(jī)變化，當(dāng)這部分反饋光與腔內(nèi)原光混合時，會把

2、腔內(nèi)光強(qiáng)調(diào)制成隨機(jī)的散斑信號，形成外光學(xué)反饋效應(yīng)，影響激光器輸出光波的頻率及強(qiáng)度變化。自混合散斑信號攜帶了反射物面的信息，分析由激光器與粗糙物面構(gòu)成的外諧振腔產(chǎn)生的自混合散斑信號，可以確定物體的一些狀態(tài)，如物面粗糙度、運動速度、運動方向等。
　　 本文首先介紹了激光自混合散斑干涉的來源及發(fā)展過程，同時采用F-P腔分析法建立激光器自混合散斑干涉的理論模型，推導(dǎo)出粗糙表面反饋下激光動力學(xué)的數(shù)值解，并考慮實際情況對數(shù)值解進(jìn)行修正，數(shù)值

3、模擬出自混合散斑信號。然后，以摻鉺光纖激光器為基礎(chǔ)，構(gòu)建光纖激光器自混合散斑測速系統(tǒng)，詳細(xì)說明了系統(tǒng)中光纖激光器的組建、靶面速度控制、信號的采集及處理等主要部分的實現(xiàn)和功能。接著，利用構(gòu)建好的系統(tǒng)完成自混合散斑測速實驗，通過步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)平臺作為實驗的測量對象，分別在不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行實驗測量，對實驗中采集到的散斑信號分別采用自相關(guān)、分形、平均頻率解調(diào)方法進(jìn)行分析處理，得到轉(zhuǎn)盤的測量速度，對比了真實速度與測量速度之間的誤差，同時實驗研究