纳米级正弦振动幅相特性测量技术的研究

概述外差激光干涉测量技术的基本原理和特点，针对马赫-泽德外差式激光干涉仪在绝对法振动校准技术中的应用，介绍测量系统的构架以及完成数据采集和信号处理的虚拟仪器技术。详细介绍了测量系统频移变换部分和数字信号处理部分的组成原理和技术实现，论述了其中数据采集、数字解调、曲线拟合等技术难点。本文描述的这种振动测量技术运用正弦逼近的信号处理方法，可以对线性正弦振动量进行幅值和相位的纳米级精确测量。     

正弦逼近法振动传感器幅相特性测量技术的研究

介绍正交Michelson激光干涉仪的基本原理和特点，针对加速度传感器幅频和相频特性测量技术，详细介绍了正弦逼近法完整的数学推导过程，并论述了其中相位展开、曲线拟合、误差补偿等技术难点。概述测量系统的构架以及完成数据采集和信号处理的虚拟仪器技术。     

外差激光干涉仪的实现方法及其特点

本叙述了激光外差干涉测量技术的发展和应用，介绍了实现激光外差的三种方法，双频激光法，频移器件法和半导体激光线性调频法，中分析了其特点及发展趋势。     

O．1Hz～50kHz直线振动幅值和相位国家计量基准系统的研究

描述中国计量科学院在直线振动幅值和相位测量的理论研究和技术实现方面取得的最新进展。简要介绍了国家高、中、低频振动基（副基）准幅相特性测量装置的系统构建、测量原理和技术实现，以及装置达到的主要技术指标。提出振动基（副基）准优化提升中关键的技术创新点，如自主提出了改进的外差正弦逼近法和基于波峰波谷的外差时间间隔法，在压电高频（2kHz～50kHz）振动台上，首次在国内外实现了（1nm～500nm）振幅范围内的纳米级振动传感器灵敏度幅值和相移的测量。中国计量科学研究院（NIM）与德国物理技术研究院（PTB）在10Hz～10kHz范围内开展的标准加速度计灵敏度幅相特性国际双边比对验证了国家基准的测量不确定度。     

基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术

针对高频声学应用中多普勒信号软件解调的局限,提出了一种基于FPGA的数字硬件信号解调方案.基于AD9467设计了高速ADC采集系统,以实现原始多普勒信号的奈奎斯特采样或带通采样;基于Xilinx Zynq-7000片上芯片系统设计数字信号处理系统,实现了 DDS合成参考信号与多普勒信号混频、低通滤波产生I&Q基带信号对...     

0.1 Hz～50 kHz直线振动幅值和相位国家计量基准系统的研究

描述中国计量科学院在直线振动幅值和相位测量的理论研究和技术实现方面取得的最新进展。简要介绍了国家高、中、低频振动基(副基)准幅相特性测量装置的系统构建、测量原理和技术实现,以及装置达到的主要技术指标。提出振动基(副基)准优化提升中关键的技术创新点,如自主提出了改进的外差正弦逼近法和基于波峰波谷的外差时间间隔法,在压电高频(2kHz～50kHz)振动台上,首次在国内外实现了(1nm～500nm)振幅范围内的纳米级振动传感器灵敏度幅值和相移的测量。中国计量科学研究院(NIM)与德国物理技术研究院(PTB)在10Hz～10kHz范围内开展的标准加速度计灵敏度幅相特性国际双边比对验证了国家基准的测量不确定度。     

外差激光干涉仪非线性的细分和消除

通过理论推导得到一个消除外差激光干涉仪非线性的理论,只要改变干涉仪的结构,也就是增加光程倍数,就可以减小激光干涉仪的非线性误差。实验证明,这个方法可以有效地减小双频激光干涉仪的各种非线性误差,不论这个误差是一阶的还是二阶的,也不论是什么原因引起的。它不仅适应于科学实验研究,而且也适应于工业精密测量应用,对纳米测试技术的发展具有实际意义。     

采用波长扫描外差式干涉仪进行高精度长度测量的方法

采用光学干涉仪准确地测量长度是非常容易的。然而,如果没有一个用来计算干涉条纹的运动装置,单频干涉仪的测量范围就被限制于小于半波长。为了解决这个问题,已经研究出一种频率扫描方法。它的相位分辨率不是太高,不过于涉条纹级次的整数部分可以确定下来。我们建议使用一种能够准确地测量长度的方法,那就是将高分辨率的相位测量技术和频率扫描技术相结合。这里使用一台频率扫描外差式干涉仪对这个方法进行研究。使用宽带频率扫描方法,结合外差相位测量,我们可以得到优于四分之一波长的高分辨率。这就意味着,我们测量绝对长度的精度达到纳米级,因为通过频率扫描可以确定条纹干涉级次的整数部分。测量距离在4mm时精度达到3mm。     

外差式激光干涉振动一次校准

文章先扼要介绍ISO 16 0 6 3- 11中所列 3种激光干涉振动一次校准方法 ,以及用零差式迈克耳孙激光干涉仪正弦逼近法实现加速度的灵敏度和灵敏度相移的校准 ,然后在此基础上 ,从原理、结构和使用等方面介绍外差式激光干涉振动一次校准 ,以及PTB如何用外差式激光干涉技术较大幅度地提高与扩展振动校准频率、校准位移等技术。     

超声位移的激光外差干涉测量

本文介绍了超声位移的激光外差干涉测量的原理，装置和结果，分析了减小探测限和抑制噪声的途径，本装置采有和布喇格衍射盒作为激光的移频装置，锁相环作为调相信号的解调器。     

比较法相位型振动校准系统的研究和实现

介绍比较法振动传感器幅相特性测量技术的基本原理和传统实现方法。详细描述了一种新型的基于虚拟仪器技术的比较法相位型振动校准系统,它将绝对法振动校准中正弦逼近的算法运用于比较法,通过对参考传感器和被校传感器两路信号的采集和处理,能够在宽频带范围内实现加速度传感器复合灵敏度的精确校准,在小相位差的测量上实现了与相位标准同等级的精确测量。运用虚拟仪器技术,还能够实现信号频谱分析及失真度的精确计算。     

利用高精度激光干涉仪测量转动工件表面应变

通过对弹性固体表面的微观形貌进行建模，推导出切向应变与法向应变存在的线性关系，利用高精度激光表面粗糙度外差干涉仪对工件表面的法向应变进行测量，达到测量切向应变的目的，从而有助于新型非接触光学应变测量仪的研究。     

激光外差干涉仪光电信号处理方法及特点

叙述和分析了外差激光干涉光电信号处理主其特点，指出了它们各自的应用范围，同时介绍了一处新型的光电信号处理方法，它不仅使外差干涉仪用于动态测量，而且可以同时实现高分辩率测量 。     

新型零差激光干涉仪测量误差因素分析

介绍了新型零差激光干涉仪的测量原理,实验和理论分析了干涉条纹宽度、激光光强、散斑效应对该激光干涉仪测量误差的影响。结果表明,干涉条纹宽度对振幅测量值影响并不明显,测量误差为0.5%;光强变化引起的振幅测量误差为0.5%,光强较弱会增大测量误差;散斑效应引起的振幅测量误差与透镜参数有关,测量误差为0.4%。该新型零差激光干涉仪可有效降低测振系统对测量环境的要求。     

外差干涉仪频率混叠误差分析

研究了激光外差干涉仪中存在的频率混叠现象、误差形成机理和变化规律,重点分析了在共光路外差干涉仪中由激光光源的椭圆偏振化和Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ棱镜的安装方位角引起的频率混叠误差的大小及变化规律,对进一步提高共光路外差干涉测量精度具有现实意义。     

两种激光绝对法振动测试技术的比对实验及分析

介绍了国际标准ISO 16 0 6 3- 11“激光干涉绝对法振动校准”推荐的条纹计数法和正弦逼近法 ,在低频垂直向国家振动副基准的实现及进行的相关比对实验 ,分析研究比对结果数据。实验结果证明 ,在振动传感器加速度幅值及灵敏度幅频特性的测量中 ,两种绝对测量方法在低频范围内具有良好的一致性。     

基于激光干涉仪数字信号解码的振动校准方法

提出了一种基于Polytec外差激光干涉仪输出S/PDIF数字信号解码的加速度计校准方法,优化了校准过程,并保障了加速度计的灵敏度幅值与相位校准精度。通过与ISO 16063-11推荐的外差激光干涉法在5 Hz～20 kHz频率范围内的校准结果对比,提出方法的灵敏度幅值相对误差与相位差分别小于0.969%和0.165°;灵敏度幅值相对标准差与相位标准差分别小于0.560%和0.356°。