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随着社会生产领域和科学研究领域的发展,人们对振动测量的需求不断提高,特别是国防、航空航天、地震检测等部门需要对振动信号进行精确的测量和研究。多数应用都需要进行非接触式测量,激光多普勒振动测量技术是一种非接触式振动测量技术,它具有精度高、测点小、动态响应快等优点,在众多领域有着重要的应用价值。 激光多普勒测振技术多采用干涉方法解调多普勒频移信息。因此,研究新型的激光干涉仪,使振动的测量具有更高的信噪比,更简便的解调方法以及更简单的干涉光路结构就成为了热点。本文基于实验室自制的波长为1550nm的低噪声单频窄线宽全保偏光纤激光器,通过对干涉光路的改进,构建了四路平衡干涉光路以及基于1/8波片的正交探测测振干涉仪,实现了振动位移信号的准确测量。 第一章阐述了激光干涉测量原理,介绍了几种经典的干涉仪,论述了激光测振的常用方法,多普勒技术的发展概况及激光测振技术的发展趋势,同时就本论文主要内容作了概述,介绍了它的创新之处。 第二章详细介绍了激光测振传感系统常用的几种相位解调方法,对实验室激光振动测量系统所用的相位检测技术作了重点说明,着重阐述了相位载波零差解调技术的原理及缺陷,并同反正切函数法进行对比得知,反正切函数处理法解调结果不会受到光源功率波动的影响,当正交信号交流项幅度相等时可以准确解调出振动位移量。 第三章构造了无需高频载波调制的四路平衡测量系统。详细分析了该方法的正交信号形成原理,并分析了与单路探测相比对光源强度噪声的抑制,而后对干涉信号分别利用微分叉乘和反正切函数法解调,实验表明反正切函数法可以实现振动位移量的准确测量,解调结果不受光源功率波动有关项的影响。 第四章在前几章的基础上,提出了一种新型的激光测振干涉仪:基于1/8波片的正交探测测振干涉仪。通过原理分析及实验,证明了本传感器能够对振动信号的位移进行精确测量,分辨率达到0.3nm。 本论文的创新性在于提出了四路平衡振动测量系统和基于1/8波片的正交探测测振干涉仪。两者均利用光路实现了信号的正交,无需PZT外加高频载波调制,避免了PZT的高频非线性效应,后者还具有光路简单,所需光学器件少,调试方便,易于控制的优点。分别利用反正切函数法对信号进行解调,实现了振动位移的精确测量。