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。     

涡旋光用于物体面内位移变形测量的模拟

提出了一种利用涡旋光进行面内位移测 量的新方法。将传统的电子散斑干涉测量技术与液晶空间光调制器(SLM)相结合,把 利用SLM所 获得的涡旋光应用于双光路电子散斑干涉,从而测量变形物体的面内位移。推导出了以平面 光为物光、涡 旋光为参考光以及涡旋光为参考光、物光时物体发生面内变形前后的干涉强度公式, 模拟了变形前 后的干涉图样,分析了干涉变形图样的特征。运用四步相移方法求出了物体的变形相位公式 ,通过解包裹得 到了物体的变形相位。模拟结果与利用传统电子散斑干涉测量系统结合傅里叶变换法 获得面内位 移的变形相位分布是一致的,表明涡旋光可以应用于物体的变形测量,为物体面内位移变 形测量提供了一种新途径。     

共轭涡旋光干涉位移测量拓扑荷优化实验研究

以共轭涡旋光干涉原理为基础,理论分析了干涉图像旋转角度和位移量的对应关系,利用光学仿真系统验证了理论的可行性。采用基于空间光调制器和改进型的马赫-泽德干涉仪组成的共轭涡旋光干涉测量系统,利用不同拓扑荷数的共轭涡旋光实验测量了纳米位移台的位移变化。实验结果表明,在位移量为100 nm、200 nm和250 nm的情况下,拓扑荷数为3时的相对误差最小,分别为2.19%、1.28%和1.27%。研究结果有助于提高基于共轭涡旋光干涉位移测量的精度。     

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%。     

高阶模光学小位移测量系统中信号光功率对最小可测位移量的影响

实验搭建了高阶模光学小位移测量系统。利用高阶模作为本底光的平衡零拍系统进行测量，在600 kHz～3 MHz频率段，以200 kHz为间隔，分别测量了13个频率处的小位移，并给出了相应的最小可测位移量。在不同2 MHz信号光功率条件下，研究了压电陶瓷驱动电压、噪声功率谱、信噪比以及最小可测位移量之间的关系，并利用90μW的信号光获得了1.76×10^-10 m的最小可测位移量。该结果为基于光束横向位移测量系统进一步减小测量范围的下限提供了理论与实验依据。     

基于液晶光阀和光束分析仪的Goos-H(a)nchen位移的简单测量

Goos-H(a)nchen(GH)位移只有波长数量级,在实验测量上比较困难.提出了一种基于液晶光阀(LCLV)和光束分析仪(LBP)直接测量GH位移的新方法.研究了LCLV对光偏振态调制的特性,结果发现,当外接电压发生变化时,光的偏振态也随之变化.利用LCLV对光偏振态的调制和LBP记录光斑的重心位置的变化,直接测量出TE和TM两种偏振态入射时棱镜单界面反射光束的GH位移差.这个探测方法简单,不需要复杂的外部处理电路,且实验结果与理论结果很吻合,此方法也可以进一步直接测量二维位移.     

基于液晶光阀和光束分析仪的Goos-Hänchen位移的简单测量

提出一种基于液晶光阀（LCLV）和光束分析仪（LBP）直接测量Goos-Hänchen（GH）位移的新方法。在文中我们首先研究了LCLV对光偏振态调制的特性,结果发现,当控制电压发生变化时,光的偏振态也随之变化。然后利用LCLV对光偏振态的调制和LBP记录光斑的重心位置的变化,直接测量出TE和TM两种偏振态入射时棱镜单界面反射光束的GH位移差。这个探测方法简单,不需要复杂的外部处理电路,且实验结果与理论结果很吻合,这个方法也可以进一步直接测量二维位移。     

基于PSD的腔体相对位移测量方法设计

为了测量只能在侧壁安装检测装置的腔体间相对位移,设计了基于面光源的光位移传感器（PSD）位移测量系统。系统将PSD两路电信号的I-V转换、反向放大等信号调理在一片AD824处理,并采用对射式的检测方法,减小了系统体积,简化了结构设计。介绍了位移测量实现过程,并设计系统的标定工装,通过数据后处理方法减小测量误差,提高测量精度。实验结果表明,系统在30mm量程范围内线性度好,可重复性高,工作在10KHz不失真,可用于腔体振动等测量,具有很高的实用性。     

光镊技术中的纳米位移探测及其测量误差讨论

光镊系统可以实现微米粒子的纳米精度位移测量，对该测量装置和方法及各种误差来源进行了分析。着重讨论了动态图像分析法，包括灰度重心法和新发展的幂次重心法、二次曲线拟合法。提出了一种对图像分析法边行评估的数值模拟方法，对这三种算法引起的误差进行了数值模拟。结果表明，方法误差与随机噪声的性质有关：在本底噪声为主时，二次曲线拟合法精度高，计算量小。用四像限探测器和图像分析法对固定的微米小球进行了位置测量，二者的标准偏差分别为1nm和0．3nm。在纳米精度的位移测量的基础上，可以实现光阱刚度的测量，并进而测量了微米小球所受到的亚皮牛顿力。基于位移和刚度的精密测量，微小力的测量可以达到飞牛顿量级。     

基于反射式塑料光纤传感器的微位移测量技术研究

近年来,高精度的位移测量精度要求越来越高,为响应这一需求,本文依据待测位移量可由反射光强变化得出的原理设计了一种基于塑料光纤的位移传感器.本文所涉及的光纤位移传感器以静态拉伸式杨氏模量测量实验中钢丝长度的微小变化为待测量进行设计.在整个传感器系统制作完成后,结果显示,在0~3mm的位移范围内,测量输出与实际位移成线性关系且线性度为0.6%,在较大位移区间内实现了具有良好线性度的测量,同时,根据实验结果测得灵敏度为2.13mV/μm,保证了测量的精准度.这种设计方法的使用扩大了塑料光纤的应用领域,同时,优化了传感器的精准度和线性化精度等性能指标.     

激光干涉位移传感法实时检测结构挠度和振动

利用激光干涉位移传感法测量了结构物的高面位移。提出了在x方向及与其相垂直的y方向相互独立的测量光路，以解决构件二维平动检测。对于振动问题，测量了结构物的振动响应特性。     

一种激光能见度仪设计的新方法

该方法改进了传统透射式仪和散射式仪的结构,利用反射镜构成开放气室实现了激光往返式透射法测量方案,运用位移调节器实现了差分测量大气消光系数。基于此方法设计的激光测量系统不仅兼容了透射法的测量原理和后向散射法的单端收发等优点,还具有抗环境污染能力强和测量灵敏度可调等独特优点。本文对该系统进行了详尽的理论分析,同时,还设计了传感器的结构,精选了性能指标优异的光学元件和估算了测量精度,为仪器的硬件实现提供了重要参考方案。     

基于数字位移传感器的位移测量系统

数字位移传感器位移测量系统中的数字位移传感器具有高精度、高分辨率和稳定性好的特点,并且系统中SPP转RS232接口电路,解决上位机与位置反馈环节之间的传输距离短的问题。云台的一米红外太阳望远镜终端为了得到清晰的太阳光谱,将采用该位移测量系统。介绍系统的结构和位移传感器工作原理,阐述了数据采集部分SPP转RS232接口电路的硬件设计和系统的软件设计,并且进行位移测量实验。实验结果表明,该位移测量结果达到了红外太阳望远镜主镜调焦的精度和实时性要求,系统将于2009年年底投入试用。     

激光三角位移计接收光功率与被测表面倾斜的关系及倾斜角测量

以激光在粗糙物体表面的散射理论为基础．详细讨论了被测表面倾斜与激光三角位移计接收光功率的关系，在此基础上提出了在测位移的同时测量该倾斜角的方法．给出了计算机模拟及实测的结果。     

基于衍射色散原理的光谱共焦位移测量技术综述

位移检测技术是几何量精密测量的基础,在当代精密制造领域应用广泛。光谱共焦位移测量技术具有对环境杂散光、被测物倾斜、材料类型不敏感,测量频率高以及分辨率高等优点,可以检测位移量、表面粗糙度、三维形貌以及单层或多层透明材料的厚度,在精密位移测量领域中占据重要地位。近年来,利用衍射光学元件提高光学系统性能的光谱共焦测量技术被广泛研究。文章综述了基于衍射色散原理的光谱共焦位移测量技术的研究进展。首先,介绍了光谱共焦位移测量原理和衍射光学元件的色散特性;其次,阐述了基于衍射色散原理的光谱共焦位移测量技术的发展历史及研究进展;最后展望了该技术的发展趋势。     

光栅干涉位移测量技术发展综述

介绍了经典双光栅测量系统、非对称双级闪耀光栅测量系统、单光栅测量系统、基于2次莫尔条纹的光栅测量系统、同心圆光栅2维位移测量系统、2维光栅位移测量系统的测量原理,阐述了各系统的关键问题及不足之处。同时结合双频激光干涉仪外差干涉思想,在单光栅测量系统的基础上,提出了双波长单光栅式纳米级位移测量方法,并通过分析系统特点指出该方法能实现大量程测量、获得纳米级的精度和分辨力。在对各种测量方法进行综合比较之后,总结了光栅测量的关键问题,并展望了光栅干涉位移测量的未来发展方向。     

AD698在DGC-6PG/A差动电感式位移传感器中的应用

主要研究AD698在差动电感式位移传感器中的应用.对差动电感式位移传感器的原理做了简要分析,给出AD698在DGC-6PG/A中应用的电路原理图,并对实际电路中出现的纹波噪声进行详细的分析,提出减小纹波噪声的有效措施,最终达到理想的效果.并给出实验结果,在与微位移相关的机械量的测量以及纹波噪声的处理方面具有借鉴意义.     

FBG位移和温度双参量传感实验研究

采用一种新颖的等强度梁FBG传感结构，将光纤光栅沿梁的轴向粘贴在传感梁上，并确保光栅的一半粘贴在梁上，另一半则沿梁的轴向呈自由状态。通过两部分光栅对梁自由端位移和环境温度的不同响应，实现温度和位移的同时测量，测量误差不大于4％。通过多次实验验证，所得实验结果与理论分析相符合。     

半导体激光器多路光纤位移传感器中光强对测量精度的影响

利用半导体激光器线性调频外差干涉原理及分频复用技术构成的新型光纤位移传感器，可同时进行多点位移测量。测量范围为±１ｍｍ，精度为±０．１５μｍ（３σ）。研究了光强因素对其测量精度的影响。