爆炸冲击的激光多普勒远距离测量技术的研究

利用激光多普勒效应和数字信号处理方法,获取爆炸冲击过程中的高速变形参数,以此作为对爆炸强度分析的依据。根据爆炸变形的特点,设计了外差式纵向激光多普勒测量系统,提出了相应的数字滤波和频谱分析的信号处理方法,实现了爆炸变形的动态测量。系统测量的位移量程为±30mm,速度量程为-10~+20m/s,测量距离为4.5m。与振动台的试验对比,位移测量相对误差小于1%。给出了圆筒钢制爆炸容器在300gTNT当量炸药爆炸过程中弹性变形的测量结果。     

激光多普勒效应回转体表面轮廓测量系统

提出一种基于激光多普勒效应的回转体表面轮廓测量系统。散射光的多普勒信号强度、信噪比是测量的重要参量，为此研究了多普勒差动方法、锁相环(PLL)频率跟踪器等技术，设计出差动纵向多普勒光路、频率跟踪特性良好的锁相环电路、精密旋转进给系统。实现了测量分辨率10μm，最大相对误差1．0％。     

远距离高精度多普勒位移测量

通过泛函、激光散斑理论和随机过程各态遍历的研究,导出激光多普勒信号强度与聚焦光斑直径、接收透镜通光口径、光电接收器响应等参数间的关系,在此基础上设计出一种适用于远距离处面内位移测量的光路。此光路将高斯光束束腰聚焦在被测体上,实现最小聚焦光斑和平面波叠加,此外采用大口径透镜接收散射光,用响应度高的光电接收器转换光电信号等措施获得高强度高信噪比的测量信号。将此光路用于 100m 处面内位移(49.70mm)测量,其精度可达 2%。此设计方法能用于振动或地震波的高精度检测。     

计算机全息术在非球面检验中的应用

本文根据Lohmann关于计算机全息术的一般理论阐明了干涉条纹型计算机全息图的原理;对Sirohi等人的计算方法进行了改进,提高了计算精度,而计算时间略有缩短;还制成了一个用于检验抛物面镜(f=1021毫米、2r_o=214毫米)的计算机全息图,再现波面的精度(方均根误差)达到1/20波长,并且已将此计算机全息图用于抛物面镜的检验,显示出了被验元件的面形缺陷.     

散射面位移激光多普勒测量技术的研究

研究利用激光多普勒效应在远距离对一般散射面进行横向位移测量的检测技术 .通过在光路中对信号调制 ,在电路中利用锁相放大器提高信噪比 ,解决了微弱信号检测的问题 .用锁相环路对丢失信号重构 ,改善了信号质量 .对测量原理进行了分析 ,阐明了进行微弱信号检测和信号重构的机理     

激光多普勒差动检波系统研究

为了满足地震勘探高精度、高分辨力的需要,进一步研究了多普勒测量技术和弱信号检测技术.设计了一种差动检波系统,采用相位光栅获得同光强、大夹角的测量光束,用扩束准直透镜组使两束高斯光束的束腰聚焦在被测物体上,得到最小光斑和平面波的叠加.使用大口径透镜收集散射光得到高信噪比的多普勒信号.其测量频率范围为0.3～1000 Hz,测量振幅范围为1.5～5 mm,频率和振幅的测量精度分别为1%和0.4%.     

激光多普勒检波系统的研究

为了进一步提高地震检波器的指标,研究了激光多普勒测量方法和微弱信号检测技术等,设计出了一种LD做光源的差动式激光多普勒检波系统,此系统采用高斯光束聚焦、大口径透镜接收,能接收到很强的多普勒信号,并且具有高的空间分辨力,同时,采用声光调制技术及锁相放大技术,提高了信号的信噪比,其结构简单、紧凑,装调方便,光能利用率和空间分辨力高,可测频率范围为0.5Hz～1000Hz;振幅范围为2μm～5mm;频率测量精度为0.6%;振幅测量精度为1%。     

倒置差动式激光多普勒光栅检波系统

为了解决物体微小位移或微小振动的超低频高精度检测与装调间的矛盾,提出一种倒置差动式4f激光多普勒光栅检波系统。它利用两个相位光栅分别实现频移和混频,提高了位移测量精度;且采用4f结构,提高了空间相干性,使装调更为方便;增设λ/4波片、沃拉斯顿棱镜并与差动放大器结合,不仅得到识别位移方向的正弦、余弦信号,而且将±1,±3级衍射光能量都充分利用,使多普勒信号强度和信噪比更高。     

激光多普勒位移测量中散射光多普勒信号强度与系统结构参数相关的分析研究

利用激光多普勒效应实现固体面内位移测量时 ,由于散射光的多普勒信号十分微弱 ,有时还出现淹没或不连续 ,影响位移测量精度。本文研究提高信号强度的途径 ,推导出在差动多普勒位移测量系统中 ,散射光多普勒信号强度与系统结构参数的关系 ,为测量系统结构设计提供理论依据     

远距离处固体面内位移测量的研究

为了利用激光多普勒效应实现远距离处固体面内位移测量，研究了激光多普勒差动方法和锁相放大、同态滤波等技术，设计出能获得大的多普勒信号强度的差动光路，高灵敏度、大Q值的锁相放大器和能重构丢失信号的同态滤波器等。实验结果证明将由它们所组成的系统用于50m处固体的面内位移测量，效果令人满意，其相对误差约1％。