半導體激光自混合干涉的微振動測量研究與應用.pdf

1、隨著測試技術(shù)的不斷發(fā)展，在研究和應用中人們越來越青睞于基于光學的非接觸式精確測量方案。近年來，作為一種新型光學干涉測量技術(shù)，采用半導體激光器的自混合干涉測試技術(shù)因其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊簡單、光路易準直、測量精度高、裝置成本低、可識別目標物運動方向等優(yōu)點而受到研究者們越來越多的關(guān)注。
　　半導體激光自混合干涉測量技術(shù)是指在半導體激光器系統(tǒng)中，激光器輸出的光遇到測量目標物后被反射或散射，其中一部分光攜帶目標物運動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，通過分析所獲信號進行測量的方法。本文的主要研究目的在于探索半導體自混合干涉技術(shù)在微振動領域的測量機理，并將微振動測量技術(shù)拓展到阻尼振動的測量和音頻信號的拾取。
　　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)的理論研究進展，并綜述了其在速度、絕對距離、位移振動等方面的應用研究，特別是對近年來的理論應用研究進行了闡述。
　　結(jié)合系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)條件和頻率方程，本文

3、運用F-P三鏡腔理論推導并建立了自混合干涉系統(tǒng)的一般數(shù)值模型，同時獲得了系統(tǒng)的相位靈敏度。運用MATLAB建立一般正弦簡諧振動模型，仿真分析了半導體激光器的反饋強度和線寬展寬因子對系統(tǒng)輸出信號的影響;同時為觀察目標物運動對系統(tǒng)輸出信號的影響，模擬了不同振幅、頻率和不同調(diào)制信號下所獲得的自混合干涉條紋。
　　本課題設計并搭建了針對微振動的自混合干涉測量實驗裝置，選取低壓疊堆壓電陶瓷(PZT)作為振動目標物，通過實驗觀察，驗證了仿真中

4、現(xiàn)象和結(jié)論，通過自混合干涉條紋數(shù)探討了驅(qū)動電壓與PZT振幅的線性關(guān)系。通過實驗簡單分析了揚聲器作為理論驗證實驗振動目標物的缺陷性。
　　最后，將半導體激光自混合干涉技術(shù)應用在阻尼振動的還原和音頻信號的拾取。研究了阻尼振動的特點和機理，提出了再現(xiàn)阻尼振動的一種新方案，并通過搭建測量系統(tǒng)，利用弱反饋下精確的條紋計數(shù)實現(xiàn)了對振動參數(shù)的測量，還原出了阻尼振動曲線;基于半導體激光自混合干涉系統(tǒng)還設計了對音頻信號拾取的實驗裝置，通過信號處理電