光反馈自混合干涉位移测量算法

为了实现光反馈机制下位移的测量,研究设计了基于非线性最小二乘法的位移测量算法.本文采用了光反馈自混合技术和梯度最优算法,可以达到数据理论的最佳拟合.同时给出了梯度迭代公式,参量迭代时引入了可变步长,从而实现位移的精密测量.针对不同情况,做了大量计算机仿真并给出仿真结果.结果表明该算法参数估计精度较高,不受参数初值选取的影响,且抗噪性能较好.     

基于光反馈自混合干涉的位移测量算法设计及滤波

为实现适度光反馈机制下位移的测量,研究设计了基于相位解卷的位移测量算法。为了提高测量精度,对光反馈自混合干涉信号进行了预处理,重点研究了光反馈自混合干涉信号的滤波问题。通过仿真和实验,验证了本文方法的可行性。在光反馈自混合干涉位移测量系统中,使用本文所设计的方法可以重构出高精度的物体振动轨迹。     

激光自混合干涉仪的实验研究

分析了激光自混合干涉仪位移测量误差及特点 ,提出了干涉仪的设计原则。对激光自混合干涉仪的系统稳定性与测量分辨力进行了实验研究 ,给出了改善系统稳定性与测量分辨力的有效方法。     

激光自混合干涉位移测量系统的稳态解

近年来,关于激光自混合效应及其应用有很多报道,我们已对弱光反馈水平下和较高反馈水平下自混合效应作了研究,并研究了利用该效应进行位移测量的技术.本文则针对激光自混合干涉位移测量系统的稳态解,进行分析,从理论上确定系统稳态运行条件. 本文通过求解所建立的激光自混合干涉位移测量系统模型的相位方程,确定其单值解和多值解时边界条件,经稳态模分析,确定系统稳态运行的参数选择规则.该结论提供了系统设计准则.(OE26)     

半导体激光器自混合干涉理论分析及实验研究

利用Lang—Kobayashi速率方程,分析研究了半导体激光器在外腔弱光反馈条件下的自混合干涉。理论分析和实验研究表明,自混合干涉具有双光束干涉相同的条纹分辨率,外腔长度和反馈强度的变化调制了LD的输出特征。     

激光线宽展宽因子对半导体激光自混合信号影响的研究

采用数值模拟法获得了自混合信号的时域特性,并在此基础上对激光器重要参量线宽展宽因子在混合信号中的影响进行了数值模拟和分析,得出了采用较大线宽展宽因子的激光器可以获得幅度较大以及较强的不对称自混合信号的结论.     

基于适度光反馈自混合干涉技术的微位移测量

光反馈自混合干涉技术是一种新出现的有别于传统双光束干涉的一类新的测试技术。为了在适度光反馈下进行位移的精密测量,提出了一种基于适度光反馈自混合干涉技术的位移测量方法。采用条纹记数法实现大范围位移粗测,具有半波长位移分辨力;然后基于适度光反馈下小数条纹的特点,给出了小于半波长位移测量的方法,从而提高位移测量的分辨力。用绝对精度达3nm的商用压电陶瓷驱动器比对实验,结果验证了这种三角波调制外反射体在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。实验数据处理结果表明,对于3μm以下的位移,该算法位移测量相对误差约为1.20%。     

多模激光自混合干涉实验与理论分析

根据单模激光自混合干涉的基本理论，基于多模竞争，建立多模激光自混合干涉模型，分析多模激光的自混合干涉波形。理论分析与实验观察表明，多模自混合干涉信号是激光管腔长的谐波函数，利用光强波 包络信号可进行大量程测量；激光模数增加有利于测量分辨率的提高；光强波动信号对应激光管等效腔长的整数倍时，可获得最大干涉信号调制深度。     

基于适度光反馈自混合干涉技术的位移测量系统

基于适度光反馈自混合干涉(OFSMI)技术,设计了一种位移测量方法.该办法通过对自混合干涉信号的整数条纹部分进行计数和对小数条纹部分进行细分,实现大量程高分辨率的位移测量.对小数条纹分析时,运用数据拟合方法,找出干涉波形特征点与被测物位移之间的关系,从而实现对小数干涉条纹部分对应位移的测量.仿真分析和实验结果证明,此方法可对位移进行大量程高精度的测量,误差平均为0.83%.并通过设计算法对物体的任意运动轨迹进行重构.     

基于激光自混合干涉调频信号的位移测量实验

激光自混合干涉在高精度测量领域发挥着越来越重要的作用,微位移测量已应用于大型土木结构、航空航天、健康监测等。传统测量以调幅信号为主,但随着噪声加强,测量误差越来越大,甚至难以测量。为此,采用马赫-曾德尔干涉仪,实现了调幅/调频信号转换。针对大噪声环境下的调频信号,利用多次希尔伯特变换进行相位解卷,实现了原始信号的重构。数值仿真结果证明了该方法的有效性,在10 dB白噪声环境中,系统的信噪比为10.0614 dB,估计误差为0.0614 dB。实验结果表明,微位移重构的误差在100 nm以内,且调频信号的信噪比远高于调幅信号。该方法适用于超精密测量,且在大噪声环境下仍具有较高的信噪比。     

一种基于电流调制和DSP解调的激光自混合干涉测振仪

研究了半导体激光自混合干涉测振仪的调制与解调技术。设计了基于电流调制和DSP解调的半导体激光自混合干涉测量系统,实现对振动物体的非接触式测量。分析了激光自混合干涉测振仪的理论模型,并用Matlab进行了仿真和误差分析。研究了系统的调制解调技术及基于DSP的数据采集与处理系统。该系统体积小、成本低、易于准直。提出的测振仪能够测量振动频率在5kHz内的物体振动频率、振幅及振动波形,振动幅度测量精度可达0.325μm。     

适度光反馈机制下线宽展宽因数的自动测量

介绍了光反馈自混合干涉(OFSMI)法测量半导体激光器线宽展宽因数(LEF)的基本原理。针对不同参数条件,分析了该测量方法的理论误差,找出了最佳测量条件和最佳测量条纹位置。并根据光反馈自混合干涉信号特点,设计了一个自动测量算法。该算法可以自动识别提取一个振动周期内的光反馈自混合干涉信号所有特征值,采用最佳测量条纹位置所对应的特征值,就可以精确得到线宽展宽因数。仿真数据验证了自动测量算法的正确性。实验结果表明,自动测量算法在实际数据处理时测量参数的精确度较好,当自混合信号的峰-峰值为1.75 V时,线宽展宽因数的相对标准差只有3.26%。     

基于激光自混合干涉效应的悬臂梁振动特性

针对悬臂梁振动系统特性研究要求,提出了一种基于激光自混合干涉效应的极值点模型测量方法。该测量方法相对传统测量方法具有简单、实效、成本低廉等优点。从Lang和Kobayashi建立的速率方程出发推导了极值点研究模型并利用蒙特-卡罗随机模拟方法对半周期极值点公式进行简化修正,获得了自由振动情况下悬臂梁振动固有频率阶数为第10阶,振幅特征参量为A10=B10=5.4601×10-13。     

非准直外腔He-Ne激光自混合干涉

从三镜法布里-珀罗(F-P)腔出发,建立了非准直外腔三重回馈白混合干涉的理论模型,并进行了数值模拟和实验验证.分析了3种情况下影响自混合干涉光强调谐特性的因素:1)准直外腔二,三重回馈;2)非准直外腔二,三重回馈;3)外腔加入λ/4波片时的回馈.实验结果与理论分析相吻合.研究表明,该自混合干涉系统的分辨率达到λ/6;自混合干涉输出信号与腔反射镜的反射率、外腔的准直性以及腔内置入镜片有关;外腔中加入λ/4波片时的自混合干涉信号与非准直外腔自混合干涉信号类似;二,三重回馈自混合干涉信号携带了反射体位移方向信息,因而更易实现位移方向判断.     

正交偏振He-Ne激光自混合干涉的实验研究

实验研究了频率分裂激光器中正交偏振态的o光或e光的自混合干涉现象。首先测量了在等光强点只有。光反馈和只有e光反馈时的反馈曲线,然后测量了在。光光强较高的点只有。光和只有e光反馈时的反馈曲线,最后测量了在e光光强较高的点只有。光和只有e光反馈时的反馈曲线。与一般的He-Ne激光的自混合干涉相比,在1个周期中,反馈曲线幅值的变化是一般反馈曲线的2倍多;如果用于测量领域,可以成倍地提高轴向分辨率。     

一种基于平板横向剪切干涉的角位移测量方法

在一种已有的角位移干涉测量技术的基础上,提出一种改进的角位移测量方法.通过选择合适的初始入射角,使从平板前后表面反射的两光束实现剪切干涉.采用一维位置探测器测量光束经透镜会聚后在探测器光敏面上的光点偏移量.根据干涉信号的相位和光点偏移量可以计算出被测物体的角位移.在该测量方案中,引入的一平面反射镜与被测物体的反射面形成光程差放大系统,提高了角位移测量灵敏度.分析了初始入射角对剪切比的影响,并讨论了基于该方案的角位移测量精度.实验结果表明,基于该技术的角位移重复测量精度达到10-8rad数量级.     

环形掺铒光纤激光器自混合散斑及动态目标距离测量

研究了一种基于环形腔的光纤激光器自混合散斑动态目标距离测量方法。提出环形掺铒光纤激光器自混合散斑效应的实验模型,对环形光纤激光器内自混合散斑信号的产生进行了理论分析,并通过实验得到了动态自混合散斑信号。应用动态散斑信号的频谱能量密度分析,得到垂直扫描光束探测距离与频谱能量密度的线性关系。研究结果表明,应用光纤激光器和自混合散斑效应,可以对动态目标的距离进行高精度测量。     

固体散射体二维位移传感器的研究

应用激光多普勒效应 ,设计了用两声光调制器获得三束测量光的声光调制、双光束差动、大口径接收的光学结构 ,提出了计算机实时跟踪丢失信号的位移补偿方法 ,实现了对普通纸张表面和前苏联生产的各种加工方法(车、铣、刨、磨 )的粗糙度样板的二维面内位移的远距离测量 ,测量距离为 10m ,测量精度为± 0 5 %。