基于固体微片激光回馈干涉仪面内位移测量方法的研究

摘要

微片激光回馈干涉仪具有灵敏度高、易准直、结构简单等优点，可以实现微小、轻薄、高温、易碎、极低反射率等特殊目标的非接触测量，在航天航空、精密测量、工程技术等领域都有非常广泛的应用。但是这些研究大多都只能测量离面位移，无法测量面内位移。在实际应用中很多设备、材料等都会产生面内位移，如材料的形变、MEMS器件的面内运动等，因此面内位移的测量在实际应用中有非常重要的意义。针对这一点，本文利用微片激光回馈干涉仪设计并搭建了面内位移测量系统，开展了粗糙表面激光回馈面内位移测量方法的研究。
　　本文的主要研究工作包括以下几个方面：
　　1、对国内外主要面内位移测量方法和研究现状进行了详细介绍，分析了激光回馈位移测量技术的特点，在此基础上提出了基于激光回馈技术的面内位移测量方法。
　　2、在上述测量方法基础上，本文提出了面内位移测量系统的设计方案，包括光学单元、信号处理单元、软件单元，并按照设计方案搭建、调试了测量系统。光学单元中重点对激光器的出光特性进行了研究和测试，为系统的参数设定提供了基础。信号处理单元实现了信号的滤波、放大和鉴相。软件单元实现了电脑与系统的通信与控制，相位的解调，数据的显示、存储等功能。
　　3、对测量系统进行了性能测试，根据实验结果进行了误差分析，并分析了误差产生的原因，在此基础上进一步优化了测量系统。
　　4、利用优化系统时设计的光束准直方案，将之应用到微片激光回馈干涉仪中实现了远距离微小振动的检测，以扬声器表面为测量目标，在71.7米处可以较清晰还原声音信号。

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第1章 绪论

1.1 面内位移测量方法概述

1.2激光回馈测量技术

1.3论文选题意义与主要内容

1.4本章小结

第2章 面内位移测量原理及方法

2.1 微片激光回馈位移测量原理[33,50]

2.2 激光回馈干涉法测量面内位移的原理

2.3光路设计

2.4 本章小结

第3章 面内位移测量系统的设计与搭建

3.1 光学单元设计

3.2 信号处理单元搭建

3.3 软件单元设计

3.4 本章小结

第4章 激光回馈面内位移测量系统参数标定及其性能分析

4.1 面内位移测量系统的系统参数标定

4.2 系统的性能测试及分析

4.3误差分析

4.4 系统改进

4.5本章小结

第5章 基于激光回馈效应的远距离振动测量研究

5.1 本章引言

5.2系统整体结构和工作原理

5.3远距离系统信号测试

5.4 实验结果分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 展望

致谢

参考文献

硕士期间论文发表及科研情况