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线阵CCD激光干涉法振动测量研究

作　者: 王运付
导　师: 杨春平; 杨若夫
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 振动测量干涉条纹移动线阵CCD 非接触
分类号: TH744.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文提出了一种基于干涉条纹移动的振动测量的方法，该方法根据干涉条纹位置移动量和振动幅度之间的关系，使用线阵CCD捕获移动的干涉条纹，运用文中提出的振动还原算法，可以还原出振动幅度、频率等信息。振动还原算法通过Matlab仿真验证，实验中，该算法集成于VC++6.0编写的软件内，可以实时测量物体的振动信息。本文所提出的振动测量方法，为非接触测量方式，可以用于远距离振动测量。本论文完成了以下研究内容：1.进行了干涉条纹位置移动量和两狭缝光的光程差之间关系的理论研究。该部分的研究以两束狭缝光先衍射再干涉为基础，每个狭缝光经过聚焦透镜在观察屏上呈现衍射条纹，两组衍射条纹重叠又会发生干涉，干涉条纹会随两狭缝光之间光程差变化左右移动。光程差和条纹移动位移之间的关系为周期函数，而且在单个周期内呈正比例关系。2.使用Matlab软件完成了数值仿真，验证了本文所提振动测量算法的可行性，并对光学系统中可能影响实验效果的因素进行了仿真研究，减少了实验阶段的工作量。3.完成了一套振动测量软件。该软件能够对采集卡进行参数设置，软件后台从干涉条纹中提取振动信息，软件界面既可以对相关功能操作实现，也可显示振动幅度等信息。通过实验的测试，软件能够实时测量振动幅度。4.在实验室条件下，搭建了具有一定验证功能的测试平台，通过实验测得了低频正弦振动信号，如测量出频率为60Hz、振动幅度为1m的正弦振动信号。本文提出的振动测量方法不同于以往振动测量方法，使用线阵CCD作为探测元件捕获干涉条纹移动量，能够清晰呈现干涉条纹的强度分布，提高测量的精度。记录时间参数可同时计算出频率、速度、加速度等信息。该方法具有算法简单、处理速度快、测量精度高等优点。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题研究背景和研究意义  10
  1.2 激光振动测量发展现状及趋势  10-13
  1.3 本论文的主要研究内容  13-15
第二章激光远场干涉条纹移动法振动测量原理  15-27
  2.1 干涉条纹移动  15-24
    2.1.1 两束光重叠干涉  15-21
    2.1.2 两束光衍射后叠加干涉  21-24
  2.2 振动与干涉条纹移动位移的关系  24-25
  2.3 本章小结  25-27
第三章振动信号还原算法及影响因素  27-37
  3.1 振动信号提取  27-30
    3.1.1 一个周期范围内  29
    3.1.2 超过单个周期范围  29-30
  3.2 线阵 CCD、激光波长的影响  30-34
    3.2.1 线阵 CCD 象元间距的影响  31-32
    3.2.2 线阵 CCD 采集速度的影响  32-34
    3.2.3 激光波长对还原精度的影响  34
  3.3 离散数据均值滤波  34-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章基于干涉条纹法振动测量的实验系统  37-49
  4.1 振动测量光学系统  38-41
    4.1.1 激光相干长度  39
    4.1.2 两狭缝的宽度及两狭缝之间的距离  39-41
    4.1.3 聚焦透镜焦距  41
  4.2 系统软件部分设计  41-46
    4.2.1 数据采集卡的设置模块  44-45
    4.2.2 数据采集和优化处理  45-46
    4.2.3 振动信息显示模块  46
    4.2.4 振动信息保存模块  46
  4.3 系统电路部分介绍  46-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章数据及分析  49-57
  5.1 仿真数据及分析  49-53
    5.1.1 参数仿真分析  49-50
    5.1.2 单频正弦信号数据及分析  50-52
    5.1.3 声音信号数据及分析  52-53
  5.2 实验数据及分析  53-56
    5.2.1 实验数据显示和记录  54-56
    5.2.2 实验数据分析  56
  5.3 本章小结  56-57
第六章总结和展望  57-59
  6.1 工作总结  57-58
  6.2 工作展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
攻读硕士期间取得的成果  63-64

线阵CCD激光干涉法振动测量研究

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