基于FP干涉振动测量装置及数据采集处理软件设计

论文摘要

利用光学方法测量振动的方式具有高灵敏度、准确,可远距离测量等优点,在机械加工,桥梁检测,地质勘探等方面具有广阔的应用前景。本论文提出了一种基于法布里-珀罗干涉原理的振动检测系统,应用于微小振动的测量。该系统使用线阵CCD获取FP干涉仪反射光方向光场中的干涉条纹,根据文中提出的信号复现算法,通过对于干涉条纹运动状态的分析和计算来获得振动信号的波形、频率和幅度,实现对于振动信号的还原。本论文首先对于激光测振的国内外研究现状进行总结和分析,以及非对称平行平板双光束干涉原理的学习,提出基于FP干涉的微小振动测量方案。然后根据设计方案进行实验系统的选型、搭建和完善。论文设计了基于LabVIEW的CCD采集软件用以实现干涉条纹移动情况的动态测量,该软件通过设置循环和延迟时间进行数据的动态采集,通过FPGA芯片实现数据采集的控制,可将干涉光场中的光强分布以光强数组和分布图样输出和保存,便于实时观测和数据处理。同时设计了基于论文实验系统的数据处理算法,对LabVIEW中采集到的数据进行滤波,提取,分析和计算,实现了微小振动信号波形的复现和参数计算。接着对于实验得到的数据进行处理和误差分析,数据采集软件和数据处理算法在实验中均达到预期设计目标,可实现5nm以上的微小振动的测量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 振动测量研究背景及意义
•   1.2 振动测量技术国内外发展现状
•   1.3 本论文的主要研究内容
• 2 测量原理
•   2.1 FP干涉原理
•   2.2 振动与干涉条纹移动的关系
•   2.3 信号复现实验仿真
•   2.4 本章小结
• 3 振动测量实验系统
•   3.1 光源系统
•   3.2 FP腔振动检测系统
•   3.3 光电探测系统
•   3.4 其他部件
•   3.5 本章小结
• 4 数据采集和处理的软件设计与实现
•   4.1 基于LabVIEW的线阵CCD数据采集软件
•   4.2 基于Matlab的数据处理算法
•   4.3 本章小结
• 5 振动测量实验数据分析
•   5.1 信号复现结果
•   5.2 振动信号结果分析
•   5.3 本章小结
• 6 总结与展望
•   6.1 工作总结
•   6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴雨桐

导师: 李微

关键词: 干涉,振动测量,微小振动

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,自动化技术

单位: 华中科技大学

分类号: TN249;TP274.2

总页数: 64

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