双频激光干涉仪中的数字相位计设计

基于Altera公司FPGA芯片,提出了一种基于双频激光干涉仪系统中数字相位计的实现方法。该相位计用于测量系统中被测信号和参考信号之间的相位差角度,间接测量激光干涉仪的光程差信息。被测信号经过光电接收器以及A/D模数转换成数字信号送到FPGA芯片中,与FPGA内建的查找表参考信号做正交相关法解调运算,得到一组X-Y值,再利用CORDIC算法计算arctan函数获取相位差,最后计算出干涉仪的光程差,算法的全过程使用FPGA硬件实现。实验结果表明,该相位计使双频激光干涉仪的相位差测量精度在0.01°以内。     

激光干涉仪的细分技术

激光干涉仪通常采取Machelson(迈克尔逊)干涉仪形式,由于反射器的作用,直接接收的脉冲当量为A／2(约0．3μm),对于精密测量来说,显然是不够的。如何提高激光干涉仪系统的分辨率是激光干涉仪中的重要技术,有多种激光干涉仪的细分方法,概括起来为光学细分和电子细分两大类,本文介绍了几种典型方法,并分析了各种方法的特点。     

激光干涉仪技术及发展

由于激光具有极好的时间相干性 ,其相干距离可以达到数公里 ,所以自激光问世以来 ,以激光为光源的激光干涉仪一直被人们所关注 ,其应用范围不断扩展 ,激光干涉仪技术也不断发展 ,出现了各种形式的激光干涉仪。　　1　单频激光干涉仪和外差激光干涉仪尽管存在各种形式的激光干涉仪 ,但从原理上讲 ,可以归结为单频激光干涉仪和外差激光干涉仪两种基本类型。通常用于长度测量的激光干涉仪采用Machel son干涉仪系统 ,图 1为单频激光干涉仪原理示意图 ,分光器BS将激光分为 2束 ,一束射向定镜R ,另一束射向动镜M ,当动镜M移动时 ,经R和M的反射…     

激光干涉仪的应用——激光干涉仪技术综述之五

激光干涉仪具有测量范围大、精度高等特点,在各个领域得到广泛应用。本文介绍了激光干涉仪在数控机床检测、纳米测量、激光跟踪仪等方面的具体应用。     

激光直线度干涉仪浅析

激光直线度干涉仪是高精度的直线度测量仪器,其测量附件有好几种。本文重点介绍了几种激光干涉仪直线度测量附件,分析了它们的优缺点和技术特点,并提出了直线度测量容易忽视的几个问题。     

JPY—95型激光干涉仪

北京科学仪器厂制成 JPY—95型激光干涉仪现简介如下:一、产品特点及用途用氦氖激光作光源的等原平面干涉仪,较普通干涉仪有很大的优点。这是因为激光本身单色性好,干涉性强的缘故。经实际使用表明,用激光代替氪灯、汞灯、钠灯作为单色光源大大扩大了等原干涉仪的使用范围。由于激     

激光干涉仪的基本类型——激光干涉仪技术系列综述之一

分析了几种典型的激光干涉仪系统的原理和特点,介绍了基于双折射—塞曼双频激光器,输出频差在3-40MHz范围,是外差激光干涉仪最合适的使用频段,具有很好的应用前景。     

应用激光干涉仪检测数控机床位置精度

本文系统的介绍了使用激光干涉仪检测数控机床位置精度的方法，并介绍了相关国家标准，使读者初步了解应用激光干涉仪检测数控机床的过程及方法，可为机床制造厂商和机床最终用户检测、验收、调整数控机床提供参考。[第一段]     

激光干涉仪在高精度垂直度检测中的应用

为检测用于测量直角尺、方尺等的高精度垂直度测量仪的垂直度,采用激光干涉仪为主要测量工具,以基准法测量高精度垂直度测量仪的垂直度。根据激光干涉仪测量直线度、垂直度的原理,结合分析软件,对垂直度的测量方法进行了介绍,实验结果表明,采用激光干涉仪测量垂直度的方法简明准确,较为直观、方便、高效。     

雷尼绍与多普勒激光干涉仪测量方法比较

介绍了雷尼绍激光干涉仪和多普勒激光干涉仪的测量原理,并对这两种激光干涉仪的测量方法进行了比较。结果表明,当只需要测量机床的线性定位精度时,两者都比较适合。当需要测量机床的所有几何误差时,由于多普勒激光干涉仪采用了激光向量技术,测量周期大大缩短,测量效率较高。     

基于LabVIEW的PGC零差检测技术研究

相位生成载波(PGC)调制和解调技术是干涉型光纤传感器领域非常重要的信号处理技术。简要说明了相位生成载波的调制和解调原理,结合具体的公式推导过程对PGC-DCM解调算法和PGC-Arctan解调算法进行了详细的理论分析。利用LabVIEW软件编写了两种PGC解调过程的仿真程序,实现了对被测信号的解调。对比分析了两种解调结果,对PGC解调中的一些关键参数进行了讨论。该研究结果对于光纤干涉传感器的相位解调技术的改进具有参考价值。     

Measurement of a Michelson Interferometer Mirror Velocity

ABSTRACT

This article documents the design, construction, and implementation of a time interval analyzer (TIA) for measurement of the mirror velocity in a Michelson interferometer. The TIA, a precision counter measures the dynamic variation in the time intervals (i.e. frequency) of a signal. The helium-neon (HeNe) laser signal from the servo mirror control circuitry of a Michelson interferometer provides a nearly constant frequency source. The HeNe signal frequency is directly proportional to the interferometer mirror velocity. A constant mirror velocity is crucial to the proper operation of a Michelson interferometer which modulates the infrared radiation in a Fourier transform spectrometer. The TIA permits a critical evaluation of velocity variations in a single interferometer mirror scan via the time interval analysis of the HeNe laser signal.     

高测速双纵模双频激光干涉仪系统的研究

以合适频率的高稳定度电子振荡器信号分别与双纵模热稳频双频激光干涉仪输出的频率过高的测量和参考信号混频,将信号载波频率降至计数器允许频率范围内,得到全交流的高测速双纵模双频激光干涉仪系统。本文给出了高测速双纵模双频激光干涉仪系统光路框图和信号处理框图,并给出了振荡器频率选择的基本公式。所研制系统纵模间隔约728MHz,计数器选用最大允许计数频率10MHz的82c54,振荡器为频率为723MHz的JE0723型介质振荡器。在3m激光测长机上的实验证实:系统分辨率为0.32μm时,最大允许测量速度可达1300mm/s,能满足各种高速运动设备的检测及标定需求。     

基于数字式锁相环的双向差动相位解调法设计

设计了应用于高精度干涉测量系统的双向差动相位解调法,利用锁相环的分频特性对测量信号进行降频处理,增加计数脉冲的数量,再结合双向差动相位解调法对信号进行鉴相,从而提高测量分辨力.在He-Ne双频激光外差偏振干涉信号处理实验装置中进行了实验,证明了该方法能够提高测量精度.     

基于双通道可调F-P干涉仪的机载测风激光雷达系统的鉴频器

利用双通道可调Fabry-Perot干涉仪作为机载测风激光雷达系统的鉴频器。该鉴频器可以克服现有测风雷达测速范围小的缺点,能够根据相对风速变化调整干涉仪的腔长,从而达到调整干涉仪透射谱中心频率的目的,从而间接实现测速范围动态可调,扩大测速范围的目的。采用此鉴频器可以实时测量飞行器与大气的相对风速。文中详述了测速原理和鉴频器结构,并给出机载雷达的系统参数,分析了系统的测量误差,结果表明:探测累积时间1s,测速范围为0~1000m/s时,探测高度可达30km,系统测量误差小于5m/s。     

The envelope order spectrum based on generalized demodulation time–frequency analysis and its application to gear fault diagnosis

The generalized demodulation time–frequency analysis is a novel signal processing method, which is particularly suitable for the processing of multi-component amplitude-modulated and frequency-modulated (AM–FM) signals as it can decompose a multi-component signal into a set of single-component signals whose instantaneous frequencies own physical meaning. While fault occurs in gear, the vibration signals measured from gearbox would exactly display AM–FM characteristics. Therefore, targeting the modulation feature of gear vibration signal in run-ups and run-downs, a fault diagnosis method in which generalized demodulation time–frequency analysis and envelope order spectrum technique are combined is put forward and applied to the transient analysis of gear vibration signal. Firstly the multi-component vibration signal of gear is decomposed into some mono-component signals using the generalized demodulation time–frequency analysis approach; secondly the envelope analysis is performed to each single-component signal; thirdly each envelope signal is re-sampled in angle domain; finally the spectrum analysis is applied to each re-sampled signal and the corresponding envelope order spectrum can be obtained. Furthermore, the gear working condition can be identified according to the envelope order spectrum. The analysis results from the simulation and experimental signals show that the proposed algorithm was effective in gear fault diagnosis.     

空间差分干涉的光纤分布式水下声波测量

为了实现大范围的水下微弱声波探测,提出了一种基于后向瑞利散射空间差分干涉的光纤分布式声波检测(DAS)技术。声波振动引起单模传感光纤中后向瑞利散射光的变化,将含有声波信息的后向瑞利散射光注入到非平衡迈克尔逊干涉仪,调节干涉仪的臂长差实现不同长度的相邻空间段的后向瑞利散射光干涉,然后采用3×3耦合器解调技术解调出相位信息,实现声波信号的测量。实验搭建了一套基于DAS技术的水下声波测量系统,该系统不仅能够实时准确定位两个声波位置,还能还原声波的幅值、频率、相位等信息,并且实现了1kHz情况下的-148.8dB(re rad/μPa)水下声压相位灵敏度,100~1 500Hz频率的频响平坦度在1.2dB之内。实验结果证实DAS技术能够实时快速地实现多个声波信息的定量测量。     

光纤光栅微弱信号检测的解调电路

为了在光纤光栅匹配解调系统中实现对光纤光栅微弱信号的检测与处理,在应用微弱光电信号检测原理的基础上设计一种高信噪比、高检测精度的解调电路,该解调电路采用低噪声电路元件参数选取原则和前置放大器设计的一般方法,在雪崩光电二极管与信号数模转换之间采用互阻放大器、巴特沃斯滤波电路和多级放大电路,实现了电路的最佳噪声匹配,有效地抑制了电路的噪声和干扰。该解调电路在光纤光栅匹配解调系统中具有很高的信噪比和测量精度,且具有很好的灵敏度,在测量低频率振动信号试验中具有优异的性能。实验表明:该电路解调系统在25～200 Hz正弦激励振动信号下具有很好的低噪声性能,精确的测试出振动信号,同时该电路所采用的方法与措施对其他测量系统也有借鉴意义。     

基于单频激光干涉仪的精密工件台定位系统设计

激光干涉仪是以稳频氦氖激光波长为已知长度,利用迈克耳逊干涉系统测量位移的工具。近年来,激光干涉仪一直作为精密测量工具为精密加工机和工件台进行定位校准工作。本文介绍了一种基于单频激光干涉仪的精密工件台测量定位系统。本定位系统采用单频激光干涉仪作为精密测量工具,采用高档8位单片机作为数据处理微控单元,并基于VC＋＋语言编写相关控制软件。实际应用证明本系统定位速度快,精度高,理论上最小分辨率为58．6pm。