光纤在微位移测量中的应用

摘要

该论文采用Y型反射式光纤探头设计制作了一种微位移测量装置,它主要由发光二极管.光纤探头.锁相放大器.显示器及相关电路组成.按题目要求,论文对Y型反射式光纤探头的工作原理进行了初步探讨和数学分析,推导出反射光的基本计算公式,绘出了位移--响应灵敏度曲线,并指出Y型反射式光纤探头进行微小位移、较大位移、表面粗糙度测试时对应的三个特征曲线段,具有创新之处和实用价值.同时,对微弱光电信号处理技术也做了比较深入的研究,设计制作出以锁相放大器为核心的光电信号处理系统,放大倍数可达10<'6>,信噪比提高到1000:1.该论文还给出了用轮廓仪测试多种标准片、铝片、玻璃片的表面粗糙度的测试结果、实验装置的频率特性实验结果、关键器件的特性实验结果、积层式压电致动器的位移特性试验结果及微位移测量试验结果.实验数据可信,理论分析正确,对今后的研究和开发具有指导意义.

目录

摘要

第一章绪论

§1.1光纤传感器的发展

§1.2现有的几种光纤传感头设计方案

§1.3本论文的主要内容

第二章光纤测量理论基础

§2.1光纤的结构

§2.2光纤的分类

§2.3光纤传光原理

§2.4测量用光纤束

§2.5数学分析

§2.6位移测量特征曲线

第三章微弱信号的检测

§3.1锁相放大器

§3.2锁相放大器的基本原理和结构

§3.3锁相放大器的特点

§3.4锁相放大器电路的组成和工作原理

第四章实验装置

§4.1电路设计

§4.1.1电路参数的选择原则

§4.1.2发光电路

§4.1.3受光电路

§4.1.4器件特性

§4.2光纤束尺寸

§4.3锁相放大器的选用

§4.4积层式压电致动器

§4.5 DR601数字显示器

§4.6装置的使用

第五章试验及结果

§5.1实验及结果

§5.1.1装置的频率特性实验及结果

§5.1.2几个关键器件的特性实验及结果

§5.1.3积层式压电致动器的测量结果

§5.2提高测试精度的理论依据

第六章使用轮廓仪对几种试件的测定

§6.1标准片

§6.2铝片

§6.3玻璃试件

第七章微位移的测试及结果

§7.1以标准片为反射面的微位移测试

§7.2以铝片为反射面的微位移测试

§7.3已玻璃试件为反射面的微位移测试

§7.4本章小结

第八章结论与展望

§8.1论文总结

§8.2今后工作展望

谢辞

参考文献