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基于激光自混合干涉的磁场测量方法研究
1
作者 赵岩 李康达 +2 位作者 林茂华 孙文强 张正阳 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第3期106-110,共5页
针对光纤磁流体磁场传感器易受环境干扰及磁流体薄膜制作工艺复杂的问题,激光自混合干涉具有抗干扰能力强、稳定性好的特点,提出一种基于空间光的水平偏振激光自混合干涉的磁场测量方法,在外部磁场的作用下,水平偏振自混合干涉信号幅值... 针对光纤磁流体磁场传感器易受环境干扰及磁流体薄膜制作工艺复杂的问题,激光自混合干涉具有抗干扰能力强、稳定性好的特点,提出一种基于空间光的水平偏振激光自混合干涉的磁场测量方法,在外部磁场的作用下,水平偏振自混合干涉信号幅值发生变化,在一定范围内,磁场与信号幅值变化成正比,通过用施加磁场前后信号幅值的均值比与磁场的变化关系实现对磁场的传感检测。经过实验验证,信号的幅值在1%浓度的磁流体中衰减明显,薄膜厚度为0.5 mm,减小了薄膜的制作难度。在实验结果中对5.02 mt到19.112 mt磁场强度范围内的均值比进行线性拟合,相对误差最小为0.17%。 展开更多
关键词 混合干涉 磁场测量 水平偏振 磁流体薄膜
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基于深度学习的弱反馈自混合干涉信号滤波方法
2
作者 赵岩 林茂华 +2 位作者 李康达 查传武 张正阳 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第6期70-74,共5页
采集激光自混合干涉信号的过程中会受到环境和电路噪声的干扰,导致信号失真。为了去掉噪声,最大限度保留原信号特征,提出了基于深度学习的自混合干涉滤波方法,该方法适用于弱反馈条件。使用自编码器作为神经网络,用加入噪声的信号作为输... 采集激光自混合干涉信号的过程中会受到环境和电路噪声的干扰,导致信号失真。为了去掉噪声,最大限度保留原信号特征,提出了基于深度学习的自混合干涉滤波方法,该方法适用于弱反馈条件。使用自编码器作为神经网络,用加入噪声的信号作为输入,未加噪声的信号作为输出来训练网络。仿真结果表明:该方法处理含噪声自混合干涉信号时不仅能提高含噪声信号的信噪比,还能很好地保留干涉条纹的波形特征,即条纹的倾斜方向。实验中,使用深度学习方法滤波,再用条纹计数法进行位移重构,结果表明该方法对弱反馈条件下的自混合干涉信号有较好的滤波效果。 展开更多
关键词 混合干涉 深度学习 滤波 条纹计数法
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基于激光自混合干涉的测距目标振动监测分析 被引量:1
3
作者 沈秋彦 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第S01期161-164,178,共5页
为防范顶板松动、断裂等危险,需要对煤矿巷道、涵洞和隧道的顶底板距离及两帮之间的距离或接近程度进行动态监测。常规激光测距传感器容易受到外部因素的干扰,特别是由目标振动造成的信号频谱展宽,严重影响监测精度。针对上述问题,设计... 为防范顶板松动、断裂等危险,需要对煤矿巷道、涵洞和隧道的顶底板距离及两帮之间的距离或接近程度进行动态监测。常规激光测距传感器容易受到外部因素的干扰,特别是由目标振动造成的信号频谱展宽,严重影响监测精度。针对上述问题,设计了基于激光自混合干涉的测距系统,能够通过监测目标的振动来实现测距误差的补偿。仿真结果表明:实际位移与设定参数之间显示相同的变化规律,幅值偏差表现出波动变化特征;对相位信号进行余弦转换,再对其频谱测试,经过补偿处理后可对信号频谱展宽起到显著的抑制作用。用扬声器模拟振动,实验结果表明:补偿后的信号形成了良好的相位线性度,有效避免了振动对信号频谱的展宽,实现了测距精度的显著提升。由于该系统无需重新匹配激光器的性能,可以满足较大范围的测试需求,同时光路组件相对简单,满足煤矿巷道等复杂环境的测试需求。 展开更多
关键词 激光测距 混合干涉 振动补偿 频率重采样 频谱展宽
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基于小波阈值滤波和S-G滤波相结合的激光自混合干涉微位移重构
4
作者 尤亚强 李鑫涛 +1 位作者 刘晖 和丹 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期9-16,共8页
在半导体激光器自混合干涉(SMI)微位移测量中,相位信息的准确提取对于位移的高精度重构至关重要。然而,测量噪声会对SMI信号引入相位误差,位移重构精度较低。针对信号去噪问题,小波阈值去噪算法能够滤除多数信号的噪声,但该算法在SMI信... 在半导体激光器自混合干涉(SMI)微位移测量中,相位信息的准确提取对于位移的高精度重构至关重要。然而,测量噪声会对SMI信号引入相位误差,位移重构精度较低。针对信号去噪问题,小波阈值去噪算法能够滤除多数信号的噪声,但该算法在SMI信号去噪中存在局部振荡的问题,使得去噪后的自混合干涉信号中出现新的干扰峰,最终识别到的干扰峰会产生错误的位移重构。提出一种基于小波阈值滤波和SavitzkyGolay(S-G)滤波相结合的SMI信号处理算法。该算法通过引入S-G滤波算法,从全局上平滑处理相位跳变点的噪声,解决了只是采用小波去噪算法而引起SMI信号的局部振荡问题。位移重构实验结果表明,基于小波阈值结合S-G滤波算法的激光自混合干涉重构信号消除了振幅处和相位跳变点之间的高频噪声,重构位移曲线保持了振动物体的原始波形特征。 展开更多
关键词 混合干涉 相位展开 位移重构 小波阈值滤波 Savitzky-Golay滤波
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自混合干涉微位移传感器 被引量:12
5
作者 王鸣 聂守平 +1 位作者 李明 李达成 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期428-431,共4页
有许多测量微位移的光干涉方法 ,然而难以实现结构紧凑、价格低的测量系统 ,因为这些传统干涉方法都需要许多光学元器件。提出用激光自混合干涉术测量微位移 ,分析和讨论了自混合干涉信号的产生和处理方法 ,用快速傅立叶变换(FFT)相位... 有许多测量微位移的光干涉方法 ,然而难以实现结构紧凑、价格低的测量系统 ,因为这些传统干涉方法都需要许多光学元器件。提出用激光自混合干涉术测量微位移 ,分析和讨论了自混合干涉信号的产生和处理方法 ,用快速傅立叶变换(FFT)相位探测技术分析自混合干涉信号 ,可提高相位测量精度。提出的传感器可以用于亚微米级位移的测量和控制 ,并给出了 展开更多
关键词 混合干涉 信号 光学元器件 FFT 微位移 快速傅立叶变换 相位测量 传感器 紧凑 测量系统
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全相位谱分析在自混合干涉位移测量中的应用 被引量:11
6
作者 杨颖 李醒飞 +1 位作者 寇科 王错 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1740-1746,共7页
提出基于全相位谱分析的自混合干涉信号处理方法,用于减小激光自混合干涉位移测量的误差。首先,基于三镜法布里-珀罗腔模型介绍了自混合干涉系统的数学模型,分析了自混合干涉信号的产生机理和特性。然后,研究了弱反馈条件下自混合干涉... 提出基于全相位谱分析的自混合干涉信号处理方法,用于减小激光自混合干涉位移测量的误差。首先,基于三镜法布里-珀罗腔模型介绍了自混合干涉系统的数学模型,分析了自混合干涉信号的产生机理和特性。然后,研究了弱反馈条件下自混合干涉位移测量方法,采用全相位谱分析算法进行相位测量,重构外部反射体位移曲线;讨论了信号处理算法原理并进行了算法仿真。最后,进行自混合干涉位移测量实验,并给出压电陶瓷位移测量实验结果。结果表明,全相位谱分析算法可将自混合干涉位移测量误差减小到4.4nm;应用全相位谱分析算法分析自混合干涉信号,可在不增加外部光学元件的前提下将位移测量误差减小到纳米量级。 展开更多
关键词 混合干涉 全相位谱分析 位移测量 压电陶瓷
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光反馈自混合干涉信号预处理方法 被引量:8
7
作者 禹延光 郭常盈 +1 位作者 叶会英 袁秀娟 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期265-267,271,共4页
为了提高参数估计的精确度,根据光反馈自混合干涉信号的特点,采用对原始光反馈自混合实验信号进行滤波和归一化等预处理方法,有效地滤除了噪声,使信号平坦化,而且预处理后的实验信号与理论模型仿真数据更加吻合。分别利用原始实验信号... 为了提高参数估计的精确度,根据光反馈自混合干涉信号的特点,采用对原始光反馈自混合实验信号进行滤波和归一化等预处理方法,有效地滤除了噪声,使信号平坦化,而且预处理后的实验信号与理论模型仿真数据更加吻合。分别利用原始实验信号和预处理后的信号对参数进行估计,比对结果表明,使用预处理后的光反馈自混合信号进行参数估计,线宽展宽因数和光反馈水平因子C的测量精度分别提高了5.52%和4.55%。 展开更多
关键词 激光技术 预处理 归一化 光反馈自混合干涉 线宽展宽因数
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基于激光自混合干涉法的微振动测量 被引量:5
8
作者 罗会甫 王扬红 +4 位作者 朱炜 陈强华 吴欢 马斌武 赵振峰 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期584-589,共6页
激光自混合干涉法由于其测量精度高、光路简单、准直性好等优点,十分适合于微小振动的测量.然而在测量微振动时,由于被测目标振幅微小且大多情况下其表面反射系数很低,造成测量信号的幅值较小以及光反馈导致的信号波形倾斜不明显,给测... 激光自混合干涉法由于其测量精度高、光路简单、准直性好等优点,十分适合于微小振动的测量.然而在测量微振动时,由于被测目标振幅微小且大多情况下其表面反射系数很低,造成测量信号的幅值较小以及光反馈导致的信号波形倾斜不明显,给测量信号解调带来了很大难度.在自混合干涉光路中添加一个预反馈镜,构成带预反馈的干涉光路系统,可将测量信号增强2~4倍.同时,推导"基频-极值点判定算法"的频率幅值解调公式,建立了模型算法,实现自混合干涉信号的解调.理论分析和实验表明,频率测量的误差小于2.5%,振幅测量的误差小于5%. 展开更多
关键词 激光自混合干涉 预反馈 基频 极值点
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垂直偏振态He-Ne激光自混合干涉的实验研究 被引量:7
9
作者 丁迎春 张书练 +1 位作者 李岩 朱均 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期33-35,共3页
从实验上研究了频率分裂激光器中偏振态相互垂直的o光和e光的自混合干涉现象 ,因为o光和e光之间的模竞争效应 ,所以在o光和e光的反馈曲线中 ,最大值和最小值相互对应 ,在一个周期中 ,最大值出现的次数是一般反馈曲线的 2倍 ,幅值的变化... 从实验上研究了频率分裂激光器中偏振态相互垂直的o光和e光的自混合干涉现象 ,因为o光和e光之间的模竞争效应 ,所以在o光和e光的反馈曲线中 ,最大值和最小值相互对应 ,在一个周期中 ,最大值出现的次数是一般反馈曲线的 2倍 ,幅值的变化也是一般反馈曲线的 展开更多
关键词 He—Ne激光 混合干涉 垂直偏振光 模竞争效应
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激光自混合干涉角度测量参数优化及旋转方向判别 被引量:9
10
作者 钟金钢 梁智强 李仕萍 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1001-1008,共8页
对反射旋转体引起聚焦激光自混合干涉信号位相与旋转角度的非线性关系进行了研究,提出了一个实验参数的优化方法来降低该非线性效应引起的非线性角度测量误差。重新评估了自混合干涉角度测量在测量范围扩大后的物理近似条件,从理论上分... 对反射旋转体引起聚焦激光自混合干涉信号位相与旋转角度的非线性关系进行了研究,提出了一个实验参数的优化方法来降低该非线性效应引起的非线性角度测量误差。重新评估了自混合干涉角度测量在测量范围扩大后的物理近似条件,从理论上分析了实验参数给角度测量带来的误差影响并进行了模拟仿真,提出了利用该非线性关系判别反射体旋转方向的方法。最后,进行了激光自混合干涉角度测量实验并给出若干个实验参数条件下分别得到的角度测量结果。实验结果表明,实验参数优化后,角度测量误差大幅减少;在最优情况下,比未优化方法的测量精度提升了一个数量级,可达10-5 rad,证明了提出的实验参数优化方法和反射体旋转方向判别方法的有效性。实验结果还显示,使用提出的方法在提高测量范围的同时仍能进行高精度的角度测量,从而进一步拓宽了基于反射体旋转引起的激光自混合干涉效应的应用范围。 展开更多
关键词 激光自混合干涉 角度测量 非线性误差 参数优化 旋转方向
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利用自混合干涉效应的条纹计数法对扬声器振动特性的实验研究(英文) 被引量:8
11
作者 季新昕 刘劲松 +1 位作者 王程 张雯 《应用光学》 CAS CSCD 2007年第1期97-101,共5页
基于半导体激光器的自混合干涉效应,通过实验研究了扬声器的振动特性。实验中,用粘在扬声器振膜上的反射镜作为目标物体(该反射镜的反射率为95%,扬声器用50 Hz的正弦波驱动),然后通过条纹计数法获得扬声器的振幅。实验结果表明,在一定... 基于半导体激光器的自混合干涉效应,通过实验研究了扬声器的振动特性。实验中,用粘在扬声器振膜上的反射镜作为目标物体(该反射镜的反射率为95%,扬声器用50 Hz的正弦波驱动),然后通过条纹计数法获得扬声器的振幅。实验结果表明,在一定范围内,扬声器的振幅与驱动电压呈线性关系。该实验装置极其简单紧凑,自混合干涉信号也十分清晰,实验方法迅速,价格低廉,易实现,而且不需要专用电源,也不需要其他的光学仪器,这一系列优点充分表明自混合干涉技术在振动测量领域具有广阔的发展前景。 展开更多
关键词 混合干涉效应 振幅 条纹计数法文献标志码 A
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混合干涉型分布式光纤传感器PGC信号解调设计与实验分析 被引量:6
12
作者 朱俊 王强 +1 位作者 谷小红 杨其华 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期660-666,共7页
对一种基于马赫-曾德尔和萨格纳克混合干涉仪原理的分布式光纤泄漏检测系统调制解调技术进行研究,对PGC解调技术进行理论分析。针对所选泄漏分布式光纤传感特点设计了PGC解调硬件电路,并对PGC解调电路进行了测试。实验中待测信号为0~50k... 对一种基于马赫-曾德尔和萨格纳克混合干涉仪原理的分布式光纤泄漏检测系统调制解调技术进行研究,对PGC解调技术进行理论分析。针对所选泄漏分布式光纤传感特点设计了PGC解调硬件电路,并对PGC解调电路进行了测试。实验中待测信号为0~50kHz,载波频率为300kHz,截止频率为50kHz,移相后与待测信号的相关系数达到0.95,谐波失真小于3%,泄漏源位置为7.865km,泄漏检测定位系统绝对定位误差为235 m,相对定位误差为2.35%。本解调定位系统具有稳定性和抗干扰性。 展开更多
关键词 分布式光纤 混合干涉 PGC解调技术 载波频率
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半导体激光器自混合干涉绝对测距理论研究 被引量:9
13
作者 孙晓明 马军山 强锡富 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期274-278,共5页
本文采用半导体激光器的双镜腔等效模型,对基于自混合干涉效应的半导体激光绝对测距理论进行了研究,推导出完整的数学模型,与已取得的实验结果相吻合。在此基础上,提出了一种新的采用参考技术的绝对测距方法,理论分析表明,该方法... 本文采用半导体激光器的双镜腔等效模型,对基于自混合干涉效应的半导体激光绝对测距理论进行了研究,推导出完整的数学模型,与已取得的实验结果相吻合。在此基础上,提出了一种新的采用参考技术的绝对测距方法,理论分析表明,该方法可以提高系统的测距精度和抗干扰能力。对促进系统实用化具有重要意义。 展开更多
关键词 半导体激光器 混合干涉 绝对测距 激光器
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基于全光纤自混合干涉技术的微振动测量研究 被引量:6
14
作者 刘盛刚 刘乔 李泽仁 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期29-32,共4页
为了解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等不足,采用全光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光,设计了一套全光纤自混合干涉测量系统;建立了反射面为镜面时自聚焦透镜收集效率的理论模型,在理论上论证了全光纤自混合... 为了解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等不足,采用全光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光,设计了一套全光纤自混合干涉测量系统;建立了反射面为镜面时自聚焦透镜收集效率的理论模型,在理论上论证了全光纤自混合干涉测量系统的可行性;最后搭建了全光纤自混合干涉测量系统,并以铝膜作为反射面,进行了微振动实验研究。结果表明,该系统能获得较好的实验信号,可以解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等问题。 展开更多
关键词 激光技术 振动测量 混合干涉 全光纤 自聚焦透镜
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基于光反馈自混合干涉的位移测量算法设计及滤波 被引量:9
15
作者 姬静毅 叶会英 禹延光 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期89-92,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 位移测量 光反馈自混合干涉 自适应滤波 半导体激光器
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基于时频分析的自混合干涉信号处理方法研究 被引量:4
16
作者 刘盛刚 李泽仁 刘乔 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期626-629,共4页
为了解决条纹计数法和相位分析法处理自混合干涉信号的不足,提出了一种基于时频分析的自混合干涉信号处理方法。采用时频分析技术获得自混合信号频率随时间的变化,利用激光与外部物体相互作用后的多普勒频移与信号频率相等的关系,非常... 为了解决条纹计数法和相位分析法处理自混合干涉信号的不足,提出了一种基于时频分析的自混合干涉信号处理方法。采用时频分析技术获得自混合信号频率随时间的变化,利用激光与外部物体相互作用后的多普勒频移与信号频率相等的关系,非常方便地获得了外部运动物体的速度历史信息。结果表明,该方法处理自混合信号简单有效,且有较高的处理精度。 展开更多
关键词 激光技术 混合干涉 时频分析 信号处理 多普勒频移 速度
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基于激光自混合干涉的高精度角度测量方法 被引量:8
17
作者 朱均超 许虹虹 +2 位作者 张海彤 左铭 赵岩 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期37-41,共5页
针对光学高精度角度测量技术的需求,基于激光自混合干涉技术提出一种高精度角度测量方法。建立了激光自混合干涉技术高精度测量角度的系统模型,利用干涉条纹计数法分析出目标物体具有角度变化时,外腔长度产生的变化量,并通过激光三角法... 针对光学高精度角度测量技术的需求,基于激光自混合干涉技术提出一种高精度角度测量方法。建立了激光自混合干涉技术高精度测量角度的系统模型,利用干涉条纹计数法分析出目标物体具有角度变化时,外腔长度产生的变化量,并通过激光三角法测量原理计算出目标物体旋转的角度,从而构建出精确的角度测量系统。实验结果表明:该测量系统在±0.4°角度范围内测量精度可达(±3.1×10-3)°,具有精度高、速度快等显著优势,是对现有高精度角度测量技术的一种有益补充。 展开更多
关键词 激光自混合干涉 高精度角度测量 干涉条纹计数法 激光三角法
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He-Ne激光自混合干涉的模式研究 被引量:3
18
作者 丁迎春 张书练 李岩 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期16-17,共2页
对一般He -Ne激光和频率分裂激光器中偏振态相互垂直的o光和e光的自混合干涉的模式进行了研究 ,发现了单模变三模的现象 ,并进行了解释。
关键词 He—Ne激光 混合干涉 氦氖激光 垂直偏振光
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含补偿腔的自混合干涉效应研究 被引量:2
19
作者 刘敏 张勇 孙皆宜 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期206-209,共4页
为了增加自混合干涉测量的测量距离、改善干涉信号质量,采用在传统的自混合结构的基础上,在外腔中加入补偿镜的方法,在实验和理论上进行了观察和分析。由实验可知,有补偿腔后,测量距离从原来3镜腔的20cm增加到60cm;含有补偿腔结构的干... 为了增加自混合干涉测量的测量距离、改善干涉信号质量,采用在传统的自混合结构的基础上,在外腔中加入补偿镜的方法,在实验和理论上进行了观察和分析。由实验可知,有补偿腔后,测量距离从原来3镜腔的20cm增加到60cm;含有补偿腔结构的干涉信号强而稳定,明显好于3镜腔结构,而且干涉信号随补偿镜位置和反射率的不同,效果不同。根据腔镜结构,从波的传播理论出发,给出含补偿腔的理论模型,用MATLAB编程对模型进行的数值模拟结果与实验结果吻合得很好。结果表明,通过在自混合干涉系统中加入补偿镜,克服了原来自混合干涉系统的诸多缺点,为自混合干涉测量的实用化提供了有益的参考。 展开更多
关键词 测量与计量 补偿腔模型 混合干涉 3镜结构 4镜模型
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光纤激光器自混合干涉微位移测量研究 被引量:2
20
作者 郝辉 何向东 郭冬梅 《南京师大学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期46-50,58,共6页
研究了光纤激光器自混合干涉效应测量微位移的方法.为提高自混合干涉的微位移传感测量精度,将正弦相位调制方法引入光纤激光器自混合干涉测量.光纤激光器外腔中使用相位调制器调制自混合干涉信号.采用四象限积分技术解调外腔相位得到位... 研究了光纤激光器自混合干涉效应测量微位移的方法.为提高自混合干涉的微位移传感测量精度,将正弦相位调制方法引入光纤激光器自混合干涉测量.光纤激光器外腔中使用相位调制器调制自混合干涉信号.采用四象限积分技术解调外腔相位得到位移测量结果,与高精度微位移平台位移参数对比,验证传感测量方法的可行性.位移测量精度远优于半个波长.此方法对全光纤高精度位移传感应用有重要意义. 展开更多
关键词 混合干涉 光纤激光器 微位移测量 相位调制
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