| 【中文题名】 | 低频微小振动的激光干涉测量方法与实验研究 |
| 【英文题名】 | Measuring Methods and Experiment Study of Low Frequency Small Vibration with the Method of Laser Interference |
| 【学科专业】 | 光学工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 激光干涉,振动测量,载波调制,相位跟踪,, |
| 【英关键词】 | Laser interferometry,active homodyne,phase track,vibration measurement, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>光电子技术、激光技术>激光技术、微波激射技术>光检测技术> |
| 【论文摘要】 |
近年来，低频微小振动测试技术的研究受到了越来越多的重视，特别是随着现代工程技术的飞速发展，高精度的低频微小振动测量已经成为目前工业和科学发展中迫切需要解决的问题。在综合考虑了众多高精度测量方法的基础上，本文提出了一种用于低频微小振动测量的改进型迈克耳逊激光干涉仪。
文中设计了交流相位调制与跟踪的解调方案，增加了准猫眼动镜和PZT相位调制跟踪结构，并分析了干涉仪的工作原理及其结构组成。交流相位调制技术将信号检测由直流转变为交流，实现了信号的频谱搬移，消除了低频噪声的干扰，提高了测量分辨率；相位跟踪技术，有效的抑制了由于外界环境因素(温度、湿度和压强等)干扰引起的低频相位噪声，增强了系统的稳定性；准猫眼动镜不仅消除回射光束所引起的光源波动对干涉仪的影响，而且同角锥棱镜相比还避免了光束偏振度的变化，减少了系统误差，提高了系统的测量精度。
搭建了实验平台，对本文提出的激光干涉测量仪进行仿真实验。实验结果表明，干涉仪可以有效抑制诸如温度、湿度和压强等相位噪声的干扰，对100Hz振动信号信噪比为30dB，分辨率达到1nm，干涉仪可以实现低频微小振动的测量。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-9 |
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第1章 绪论 |
9-16 |
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1.1 高精度振动测量的目的与意义 |
9 |
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1.2 国内外研究现状 |
9-14 |
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1.3 本文的工作 |
14-16 |
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第2章 光学干涉仪设计 |
16-30 |
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2.1 迈克尔逊干涉测量原理 |
16-17 |
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2.2 光路结构的设计与优化 |
17-25 |
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2.2.1 准猫眼动镜分析 |
18-21 |
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2.2.2 参考动镜与参考补偿镜之间的位置关系分析 |
21-23 |
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2.2.3 入射光线与参考动镜夹角的选择 |
23-24 |
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2.2.4 光程差计算 |
24-25 |
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2.3 光路结构的误差分析 |
25-29 |
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2.3.1 参考反射镜组整体旋转 |
25-27 |
|
2.3.2 参考反射镜组整体平移 |
27-28 |
|
2.3.3 参考动镜与参考补偿镜非正交 |
28-29 |
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2.4 本章小结 |
29-30 |
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第3章 基于交流相位跟踪的信号解调方法 |
30-44 |
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3.1 基于锁相放大的信号解调方法 |
30-33 |
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3.1.1 相关检测原理 |
30-32 |
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3.1.2 锁相放大器工作原理 |
32-33 |
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3.2 信号解调电路分析 |
33-38 |
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3.3 静态工作点的选择 |
38-39 |
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3.4 基于交流相位跟踪的静态工作点稳定模型 |
39-43 |
|
3.5 本章小结 |
43-44 |
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第4章 解调电路的设计与实现 |
44-54 |
|
4.1 信号通道的电路设计与实现 |
44-47 |
|
4.1.1 光电探测器 |
44-45 |
|
4.1.2 前置放大器 |
45-46 |
|
4.1.3 带通滤波器 |
46-47 |
|
4.2 参考通道的电路设计与实现 |
47-50 |
|
4.2.1 基准信号发生器 |
47-49 |
|
4.2.2 带通滤波器 |
49 |
|
4.2.3 移相器 |
49-50 |
|
4.3 相关器的设计与实现 |
50-51 |
|
4.3.1 乘法器 |
50-51 |
|
4.3.2 积分器 |
51 |
|
4.4 工作点稳定电路的设计 |
51-53 |
|
4.5 本章小结 |
53-54 |
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第5章 实验研究与实验结果分析 |
54-63 |
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5.1 实验系统的建立 |
54-57 |
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5.1.1 实验前的准备 |
54-56 |
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5.1.2 实验系统组成 |
56-57 |
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5.2 振动测量实验 |
57-60 |
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5.3 实验结果分析 |
60-62 |
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5.4 本章小结 |
62-63 |
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结论 |
63-65 |
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参考文献 |
65-69 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
69-70 |
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致谢 |
70 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.23941 |
