光纖聲光調(diào)制測振技術(shù)的研究.pdf

1、基于多普勒效應(yīng)的激光外差法具有高精度、非接觸等優(yōu)勢，但光路復(fù)雜測量距離短，因此本文研究了利用光纖聲光調(diào)制測量振動的技術(shù)并進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計。利用聲光調(diào)制技術(shù)，可以得到穩(wěn)定的頻移，形成光外差測量，具有高精度、高分辨力和抑制直流漂移等優(yōu)點(diǎn)；利用光纖傳導(dǎo)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和傳輸，降低外界電磁干擾，提高系統(tǒng)信噪比；設(shè)計了智能化信號處理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)振動信號的采集、處理及顯示，還可以對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制；基于虛擬儀器設(shè)計了上位機(jī)軟件，可以對采集到的

2、信號進(jìn)行數(shù)字濾波和頻譜分析。
　　首先，分析了振動測量在各工程領(lǐng)域的應(yīng)用和重要意義，分析了現(xiàn)有幾種振動測量技術(shù)的原理，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提出了光纖聲光調(diào)制測振技術(shù)；研究分析了利用聲光調(diào)制技術(shù)測振的原理和方法，設(shè)計了測振系統(tǒng)并推導(dǎo)了數(shù)學(xué)模型，可以實(shí)現(xiàn)速度、加速度和位移的測量；特別針對軸類等旋轉(zhuǎn)體設(shè)計了差動測量的模型，可以得到被測物體在二維平面內(nèi)的振動情況；
　　其次，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，設(shè)計了光路系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)：選擇了激光光源

3、，并設(shè)計了光源穩(wěn)頻模塊；選擇了光電探測器，并設(shè)計了信號采集電路；在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)上設(shè)計了光纖耦合結(jié)構(gòu)，在前端選擇直接耦合方式，后端選擇透鏡耦合方式；在信號處理單元中嵌入智能化微處理器 STM32F407，實(shí)現(xiàn)信號的采集和運(yùn)算，可以監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)并進(jìn)行補(bǔ)償；選用觸摸顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，既能顯示振動測量結(jié)果，也可以對系統(tǒng)進(jìn)行控制輸入；為了實(shí)現(xiàn)對采集信號進(jìn)行數(shù)值分析和頻譜分析，基于虛擬儀器和數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計了上位機(jī)信號分析軟件。
　　最后,