全光纖VISAR技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，激光干涉測(cè)速技術(shù)為傳統(tǒng)速度測(cè)試技術(shù)帶來(lái)了革命性的突破。自上世紀(jì)70年代以來(lái)，經(jīng)過(guò)40年的不斷發(fā)展，激光干涉測(cè)速技術(shù)先后經(jīng)歷了VISAR干涉儀(Velocity Interferometer System For Any Reflector)、F-P干涉儀(Fabry-Perot interferometer)、白光干涉儀、全光纖VISAR干涉儀(all-FiberVelocity Interferometer S

2、ystem For Any Reflector)等不同階段的研究?，F(xiàn)今，全光纖VISAR技術(shù)由于其結(jié)構(gòu)緊湊，光源相干程度低、調(diào)試簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍廣、精度高等優(yōu)點(diǎn)已成為了非接觸速度測(cè)量技術(shù)的主流。
　　針對(duì)瞬態(tài)測(cè)量的需要，以解決沖擊波作用下的靶向自由面速度測(cè)試應(yīng)用為主要研究對(duì)象，本文對(duì)全光纖VISAR系統(tǒng)的工作原理及軟、硬件進(jìn)行了較深入的研究與分析，并將其成功應(yīng)用于若干測(cè)試領(lǐng)域中，文章的主要?jiǎng)?chuàng)新有：
　　1.在光路結(jié)構(gòu)中引入3×

3、3光纖耦合器和直流檢測(cè)端，其作用是消除回光擾動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，并為數(shù)字示波器提供外觸發(fā)信號(hào)從而獲取完整的干涉條紋。
　　2.針對(duì)測(cè)試環(huán)境需求，設(shè)計(jì)了抗偏轉(zhuǎn)、高回光效率的光收發(fā)透鏡組：中心波長(zhǎng)1310nm，孔徑14mm，焦距26mm，可測(cè)量范圍50mm-2000mm，理論回光效率在70％以上。
　　3.在干涉條紋軟件處理中，解決了光強(qiáng)擾動(dòng)信號(hào)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，并通過(guò)條紋仿真驗(yàn)證了該方法的正確性。
　　4.通過(guò)對(duì)振動(dòng)臺(tái)的

4、加速度測(cè)試，并對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)測(cè)量結(jié)果，首次在實(shí)踐中驗(yàn)證了全光纖VISAR系統(tǒng)的測(cè)試準(zhǔn)確性及可測(cè)量頻率范圍較廣的特點(diǎn)。
　　5.實(shí)現(xiàn)了全光纖VISAR技術(shù)在沖擊波作用下的靶向自由面速度測(cè)試，實(shí)驗(yàn)在強(qiáng)擾動(dòng)下實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量(200μs)，這在國(guó)內(nèi)外幾乎沒(méi)有相關(guān)報(bào)道。
　　6.首次將全光纖VISAR技術(shù)應(yīng)用于飛片高速測(cè)量中，但由于實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)字示波器的限制及系統(tǒng)回光效率較低等原因，出現(xiàn)了欠采樣、條紋丟失及信噪比較差的情況，對(duì)測(cè)試結(jié)果

5、的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，但實(shí)驗(yàn)仍然獲得飛片的飛行過(guò)程。
　　文章的結(jié)構(gòu)為：
　　第一章：介紹常見(jiàn)非接觸速度測(cè)試的幾種方法，并通過(guò)對(duì)比證明了激光干涉測(cè)速技術(shù)的先進(jìn)性?；仡櫫思す飧缮鏈y(cè)速技術(shù)40年的發(fā)展歷史，與國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。有代表性的介紹了邁克爾遜干涉儀、VISAR干涉儀和白光干涉儀的構(gòu)造與原理，尤其就系統(tǒng)帶寬和光源相干長(zhǎng)度等問(wèn)題進(jìn)行討論，分析其做為速度測(cè)量工具的優(yōu)劣。
　　第二章：全光纖VISAR實(shí)驗(yàn)光路是在L.LEVIN所

6、設(shè)計(jì)的光路基礎(chǔ)上，添加直流檢測(cè)端、光收發(fā)裝置及使用兩個(gè)3×3光纖耦合器而構(gòu)成的。該改進(jìn)型光路更有利于全光纖VISAR的通用性與穩(wěn)定性。文章系統(tǒng)中所涉及的所有元件進(jìn)行分析與討論。
　　第三章：重點(diǎn)提出了回光擾動(dòng)明顯的非穩(wěn)態(tài)條紋軟件處理與分析方法。主要采用光強(qiáng)軟件歸零、消除回光擾動(dòng)、高階濾波、信號(hào)歸一化等處理手段來(lái)提取較為穩(wěn)定的干涉條紋，并采用相位還原的方式獲取信號(hào)的相位差，求得所測(cè)信號(hào)的速度值。
　　第四章：本章節(jié)共記錄了四個(gè)