物体离面位移的激光多普勒测量技术的研究

摘要

该文采用激光多普勒参考光技术,结合信号检测技术,做了以下工作:1.为了实现物体散射光的光电转换,选取高灵敏度、高信噪比的光电倍增管进行光电转换.针对光电倍增管的使用进行了大量实验,确定了室内光线情况、黑箱通光孔尺寸、参考光与散射光的强度比等因素对多普勒信号质量的影响,从而使光电倍增管可以充分发挥作用.2.根据高斯光束理论,设计出高信噪比的激光多普勒参考型光路,能够获取高质量的物体离面位移频移信号.该光路可使聚集在被测物体上的光斑在物体一定量的离面位移(0~25mm)中保持很小的尺寸(光斑半径≤70μm),这样可以保证较大的散射光能并使光路具有较高的空间分辨力.3.对光电倍增管输出的正弦交变信号进行波形变换、细分、计数,利用软件方法补偿由于信号丢失带来的位移测量误差,从而实现了利用低功率(2.3mW)激光器测量物体(普通纸张)的离面位移.当物体位移0~50mm时,误差≤8μm.

目录

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2测量方案的选取

1.2.1相干测量法

1.2.2非相干测量法

1.3激光多普勒技术与双频干涉术

1.4激光多普勒技术发展概况

1.5本文的主要工作

第二章多普勒频移及参考光技术

2.1多普勒频移理论

2.1.1多普勒频移的相对论推导

2.1.2散射物的多普勒频移

2.2多普勒频移的参考光技术

2.2.1多普勒差动技术和参考光技术

2.2.2参考光技术

第三章光学系统设计

3.1光电倍增管简介

3.2参考型光学系统

3.2.1光学系统基本结构及其原理

3.2.2光学系统优化设计

3.3光学系统的实验情况

3.3.1实验的基本条件

3.3.2实验情况

第四章信号处理系统

4.1计数电路

4.1.1正弦波/方波转换与细分电路

4.1.2计数单元

4.2信号丢失与位移补偿

4.2.1本文采用的方法

4.2.2位移补偿的其它方法

第五章实验数据及误差分析

5.1实验数据

5.2误差分析

第六章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢