一、Composite-Light-Source Interferometer for Real-Time Micro-Vibration Measurements（论文文献综述）
高晨家[1]（2021）在《显微散斑干涉测量方法与技术的研究》文中指出显微散斑干涉测量技术将电子散斑干涉技术和显微成像技术相结合,是一种集光学、机械、电子、计算机技术于一体的测量技术。本文的研究目的是利用显微散斑干涉测量技术实现对微小尺寸器件的运动状态测量,针对微器件不同的运动方式（如位移、形变、振动等）,设计了相应的显微散斑干涉测量系统,实现了非接触、快速、实时、全场测量,测量精度可达十纳米级,在显微测量领域具有较大的应用潜力。本文对显微领域常见的测量方法进行了全面的资料查阅,对显微干涉测量技术的发展历程和研究现状进行了研究,通过比较各方法的优缺点,以及结合目前的测量需求,确定了将显微散斑干涉测量技术作为本文的研究方向。对该技术用到的多种关键算法进行了深入的研究,通过设计光路、引入外差技术、改进光路、提出测振算法等方式共完成了四种相应的测量实验。本论文的主要工作包括以下几个方面:（1）对显微散斑干涉测量技术的原理进行讨论。介绍了显微散斑干涉测量系统的光路结构,散斑的分布特点、尺寸大小和系统放大率对散斑的影响,以及散斑干涉图的记录条件、记录原理、干涉条纹提取方法。对处理干涉图像常用到的几项关键算法——相位提取算法、相位展开算法、图像预处理算法等进行了详细介绍。（2）针对微器件位移过程实时测量的问题,设计了一套基于Linnik显微结构的显微散斑干涉测量系统。使用该系统对微悬臂梁的单点位移和多点位移分别进行测量,并展示了利用图像预处理、相位信息提取和相位解包裹等算法从采集的时序散斑干涉图中提取出待测信息的具体过程。利用光栅尺和有限元分析软件Abaqus验证了测量结果的有效性,实现了对微悬臂梁的位移过程的实时、全场、非接触测量。（3）针对显微散斑干涉测量系统的抗干扰性问题,在显微干涉测量系统中引入外差技术,搭建了一套外差显微散斑干涉测量系统。利用铌酸锂晶体的双横向电场效应,结合晶体和1/4波片的传输矩阵对线偏振光的作用,获得了信号稳定、大小可调的外差载频,通过将测量信号加载到该外差载频上,可以有效避开环境噪声的干扰,提高系统的抗噪性。（4）针对上述系统存在的视场小的问题,开展了扩大测量视场的研究工作。设计了一套基于改进式马赫曾德结构的大视场显微散斑干涉测量系统。新的测量系统在保证较高分辨率的前提下,将视场范围由直径为2.4 mm的圆形区域扩大为6 mm×8 mm的矩形区域,并且新的测量系统能减小系统的反射相干噪声,保证较高的成像质量。（5）在实现了对微器件动态位移测量的基础上,为了实现对微器件振动的测量,本文在显微干涉测量技术的基础上引入正交相位分布方法,并提出相应的振幅算法,然后设计了一套显微散斑微振动测量系统。通过对镜面干涉和微器件粗糙表面干涉的测量证明了本文所提出方法的有效性。相比于常用的振动测量方法,本文提出的方法的实验装置和计算过程都要简便很多,并且测量过程不需要扫描,能够实现全场测量。最后,对论文的主要工作内容和研究成果进行了总结和展望。
贠慧敏[2]（2021）在《单频固体激光Mach-Zehnder干涉仪微振动测量技术研究》文中提出随着现代工程技术的飞速发展,尤其是在航空航天、道路桥梁和健康医疗等领域,需要对振动进行高精度的测量。激光多普勒测振技术以其分辨率高、测量范围广、响应速度快和非接触式测量等许多优点,在现代测振技术领域发挥着重要作用,因此,研究激光多普勒测振技术具有极其重要的实际意义。本论文采用二极管泵浦1064 nm单频固体激光器作为光源,设计了一种基于Mach-Zehnder干涉仪结构的微振动测量系统研究方案,并进行了理论分析与实验研究。本论文的主要内容包括以下几个方面:第一,概述了激光多普勒外差干涉振动测量技术的研究现状,分析了激光外差干涉振动测量的基本原理,设计了一种1064 nm单频固体激光双移频器Mach-Zehnder干涉仪微振动测量系统研究方案,建立了激光多普勒振动信号的理论模型,理论分析了该方案的可行性。第二,建立了 1064 nm单频固体激光双移频器Mach-Zehnder干涉仪微振动测量光学实验系统,获得了激光外差干涉信号,研究了该系统的静态和动态特性。第三,设计了激光外差干涉信号放大、滤波等调理电路模块,并对其功能进行了实验验证,结果表明,所设计的调理电路合理可行。第四,设计了基于FPGA的信号采集与传输系统及外差干涉振动测量算法,并对微振动实验测量数据进行处理,获得了微振动信号的频率和振幅测量结果。在现有实验条件下,微振动信号的频率和幅值的测量范围分别为10～200 Hz和0～15μm。实验研究结果表明:微振动信号的频率和幅值的相对测量误差分别小于0.22%和3.85%,理论分析了影响微振动测量精度的主要因素。综上所述,本论文设计的1064 nm单频固体激光Mach-Zehnder干涉仪微振动测量系统研究方案是可行的,为今后进一步开展微振动测量技术研究奠定了坚实的基础。
冯谦[3]（2021）在《多芯光纤多参量一体化同步感知系统及应用》文中认为传感光纤凭借其灵敏度高、稳定性好、抗电磁干扰、功率损失小、耐高温、耐腐蚀等诸多优势,在土木建筑、航空航天、交通工程、海上平台、燃料能源等领域得到了广泛应用。然而,光纤类传感器在实际工程中感测时普遍存在一个问题,即光纤传感同时对多个外部参量（应变、温度、振动等）交叉敏感,直接导致被测量无法直接测得或者采集数据失真。另一方面,不同光纤感测技术各自拥有独立的采集系统,各系统采样频率、触发时间等的不同步造成数据采集无法实时同步,给后期数据处理带来困难。本文在国内外研究的基础上,将多芯光纤从通信领域引入到土木传感监测领域,研究了七芯光纤的多参量同步感知性能,梳理了七芯光纤封装方式并分析了其应变转递机制。为面向工程应用,设计研发了多种智能产品及一体化同步解调系统。此外,提出了基于相位敏感光时域反射仪（φ-OTDR）的振动定量识别算法,实现了分布式振动定量监测。最后通过三个具有工程背景的实验验证了七芯光纤多参量同步感知系统的有效性。本文的主要研究内容和成果如下:（1）提出了七芯光纤纤芯功能布局方法并通过交叉试验验证了七芯光纤具有多参量同步感知功能。依据纤芯数量需求、芯间低串扰、配套耦合器成熟度等原则,选取沟道型七芯传感光纤作为本文研究对象。基于提高工程测量精度的原则,提出了纤芯功能布局方法,消除了温度-应变交叉敏感效应,弯曲-应变敏感效应,针对不同工程应用场景给出了相应的纤芯功能布局图。设计实施了七芯光纤的感知性能试验,包括:七芯光纤单参量单独感知试验和多参量同步感知试验,前者标定了七芯光纤光栅（FBG）和布里渊光时域反射仪（BOTDR）的应变灵敏度系数和温度灵敏度系数,测得了拉曼光时域反射仪（ROTDR）的温度常数系数,得出了偏振敏感光纤振动传感技术（POFVS）的测振范围;在此基础上,后者验证了七芯光纤各纤芯既可单独解调、发挥功能,又可互相补充、互相修正、协同工作的功能,为后续研究奠定了基础。（2）实现了七芯裸纤的封装保护,并通过理论分析和有限元分析探究了封装光缆的应变传递机制。结合国内外单芯裸纤封装方式,提出了七芯裸纤的两条封装保护路线,一是封装成传感光缆,二是复合成系列智能产品。值得说明的是,第一条封装路线中Hytrel材料紧套封装传感光缆对刻制光栅的七芯裸纤同样适用,实现了一条光纤上点式传感与分布式传感同步发挥作用。此外,通过理论分析和有限元仿真探究了七芯传感光缆的应变传递机制,结果显示,传感光缆应变传递具有端距效应,低传递率段小于200 mm。第二条封装路线是将七芯光纤植入结构补强材料中,研制出兼具力学和感知性能的智能碳布、智能碳板、智能玻纤筋和智能钢绞线,性能试验显示智能产品的力学性能满足标准要求,传感光纤与基材之间的协调变形能力良好。（3）研发了适用于多芯光纤多参量同步采集的一体化解调装置。针对目前各类光纤传感技术所采用的解调设备各自独立且又无法同步采集的劣势,研制出一种轻量便携、高度集成的多芯光纤多参量同步解调装置,集成了包括FBG、ROTDR和POFVS三种常用功能的光纤感测模块,可直接解调输出点式应变、环境温度和振动频率等感测参量。（4）提出了一种基于多参数优化算法的振动定量识别方法。为进一步拓展七芯光纤的多功能性,同时为周界安防工程应用实验做铺垫。本文改进了多子群社会群体算法并引入到鉴幅型φ-OTDR多参数优化算法中,基于此提出了一种新的振动扰动定量识别方法,计算出的最大应变能、时均应变、变异系数三个宏观导出量及其矢量合成量均可实现扰动定量识别。在理论研究的基础上,通过室内PZT振动试验和室外岩土扰动试验,验证了本方法可以量化不同程度的振动扰动事件。从而弥补了鉴幅型φ-OTDR光纤传感技术只能定位而无法定量的不足。（5）验证了七芯传感光纤及多参量同步采集装置的有效性和实用性。设计并实施吊车钢梁、长输管道、周界安防三个面向实际工程的应用型试验,根据试验对象特点,有针对性地进行七芯光纤功能布局优化设计,选取了不同的感测参数、不同的光纤传感方案。结果显示,在钢结构梁和管道试验中,采用FBG、ROTDR和POFVS组合的七芯光纤监测方案实现了应变、温度和振动频率的同步测量;在周界安防监测工程应用中,采用φ-OTDR、FBG和ROTDR组合的七芯光纤监测方案实现了扰动位置、扰动程度、应变、温度和持时等监测参量的同步解调,有效提高了系统的识别成功率和信息利用率。
刘冬冬[4]（2021）在《基于光纤F-P干涉的振动测量方法研究》文中进行了进一步梳理光纤法布里-玻罗（F-P）干涉传感作为光学干涉的典型结构,它具有测量动态范围大、高灵敏度、高稳定性、抗电磁干扰性,适用于极端环境,可实现长距离复用的优点。振动测量是干涉技术应用的一个重要方向,对于大多数单通道测量系统,通过差分结构可以减少系统的共模噪声及软件处理带来的误差,能够增大信噪比,提高测量精度。然而,单通道系统仅能实现对一个点的振动测量,当测量多通道参数需要进行多次重复测量,造成处理的冗余。为减少测量误差,同时提供两路测量提供一种新结构,本文基于光纤F-P干涉技术,构建测振系统,具体工作如下:1.为减少双路测振中结构冗余及单光电探测器（PD）采集时造成的信号频谱混叠问题,利用环形器单向传输优点,构造一种独立测量双路测振系统。通过仿真分析,证实了独立测量双路振动信号的有效性和可行性。2.为减少上位机软件滤波带来的微小信息丢失问题,利用耦合器输出臂两端存在π/2的相位差,构造一种基于差分测量振动的结构用于处理干涉信号,减少待测信号的共模噪声,增大信噪比,降低噪声对光纤测量过程中的干扰。3.为评估基于差分的F-P测振仪性能,设计了基于PDV-100多普勒测振仪的差分测振系统。在微米级测量PZT过程中,通过对差分测振、单PD测振与PDV测振拟合的位移-电压曲线分析,结果表明:在实验室环境中,F-P干涉仪在微米级测量范围内的振动测量精度更接近PDV测振结果,能够有效减小单PD测量时的位移重构误差。
张子华[5]（2020）在《激光自混合干涉信号重构与解调关键技术研究》文中指出近年来,随着航天领域的快速发展,针对振动测量技术的研究日益迫切,对航天器运动副微弱振动的非接触、高效、高精度检测在航天领域内具有重要意义。激光自混合干涉技术测量精度高且具有自准直、结构紧凑等优点而越来越受到研究者的青睐。激光自混合干涉测量技术是一种基于激光二极管弱耦合现象的测量方法。激光器的出射光束被物体表面反射或散射后再次进入激光内腔,与腔内光混合后调制激光器的功率输出,形成自混合干涉。研究通用、高效、精确的自混合干涉位移重构方法是本领域内存在的主要问题。本文主要研究对象是低频微纳米级的物体振动位移测量,旨在探索基于半导体激光自混合干涉测量技术的微振动位移信号重构方法,以期解决目前该领域内存在的重构算法通用性差、重构效率低、测量误差大等问题。主要研究内容如下:本文通过有光反馈时简化的法布里-珀罗（Fabry-Pérot:F-P）复合腔模型,研究半导体激光自混合干涉效应的机理,为进一步开展激光自混合干涉信号重构测量研究奠定理论基础。首先,针对适度反馈条件下自混合干涉信号存在陡变偏移,常规方法无法进行位移重构的问题,提出一种适用于不同光反馈水平机制的多次Hilbert变换相位解卷算法。通过二次包络提取算法对反馈水平参数C值较大的适度光反馈水平干涉条纹进行条纹搬移,从而对自混合信号实现了条纹消偏,使多次Hilbert变换相位解卷算法对不同的光反馈水平具有适用性。实验结果表明,适度反馈条件下C值为2.5时,绝对误差为156 nm。新算法解决了适度反馈条件下自混合干涉信号位移重构的问题。其次,针对弱反馈条件下传统的自混合干涉位移重构算法时延大的问题,提出一种局部极值检测的快速算法。该方法利用包络谱算法提取自混合干涉信号的上下包络,通过确定反向点位置以获取判别干涉条纹方向的窗函数;再利用局部极值检测获得包含正确跳变点方向的局部极大值;进而通过局部极值点坐标进行三次样条插值,得到重构物体的位移。实验结果表明,局部极值微位移重构算法用时为积分重构算法的1 3,对于目标物体振幅小于10.0μm的重构位移,重构的绝对误差小于0.1μm。局部极值检测算法弥补了跳变点检测算法不能对弱反馈水平信号跳变点检测的缺点,对信号处理效率高。最后,针对低信噪比微弱自混合干涉信号常规方法无法解调的问题,提出一种基于双软锁相技术的正交解调方法。首先建立起自混合干涉信号FFT频谱一次谐波和二次谐波,与用第一类贝塞尔函数展开的自混合信号第一阶和第二阶的对应关系。之后基于双软锁相方法构建两路参考频率信号,提取调制信号频谱的一次谐波和二次谐波项;然后通过解卷反正切函数重构目标物体的振动位移。软锁相测量法只提取以调制频率为中心的指定频带内的信号,可以有效滤除其它频率分量,因此该方法能够解调低信噪比的自混合干涉微弱信号。实验结果表明,对于目标位移振幅峰峰值小于4.0μm的振动,双软锁相解调算法位移重构测量绝对误差小于10 nm。
吴世松[6]（2020）在《中远程光纤激光多普勒微振动检测技术研究》文中进行了进一步梳理激光技术自20世纪60年代出现后,以激光为核心的测量测试技术得到了快速发展,激光多普勒测量是一种基于激光多普勒效应和光学干涉混频原理的精密测量技术,它以其距离远、精度高、非接触、空间分辨率高等特点成为目前的研究热点。随着光纤激光在相干多普勒测风中的广泛应用,光纤激光多普勒测振技术也快速发展。远距离振动测量不仅对系统性能要求高,而且需要考虑散斑和湍流导致的系统性能下降。因此设计高性能的激光多普勒测振系统,理清散斑和湍流对远距离测振的影响成为亟待解决的问题。本文以中远程激光多普勒测振为核心,通过理论建模、仿真分析和实验验证等科学手段,开展了高性能测振仪的设计、载噪比提升方法、信号衰落影响因素及抑制方法和远距离语音侦听的研究。取得的主要研究成果如下:1.本文介绍了激光多普勒微振动检测的理论基础,分析了探测系统的载噪比,外差效应和耦合效率。在此基础上,设计并搭建了一套全光纤LDV系统,分析了器件选型依据和主要参数指标,并讨论了部分器件对探测系统性能的影响。对光纤LDV系统因器件隔离度缺陷导致的干涉竞争进行了理论推导、仿真分析与实验验证,结果表明:多波束干涉竞争会给解调信号带来纹波或尖峰调制,其调制程度受调制深度、竞争信号振幅比及其相对相位的影响。在微弱回波的情况下,寄生反射引起的残余载频甚至会导致中频解调失败。2.本文从光收发系统和信号处理两个方面讨论了提高光纤LDV系统载噪比的方法。就光收发系统的结构而言,一种是双基地架构,它使用双望远镜实现发射机和接收机之间的完全隔离,另一种是单基地架构,它用由偏振分光棱镜与λ/4波片组成的TR开关以一定的角度放置来代替了光纤环行器。实验结果表明,两种收发方案都可以消除寄生反射引起的残余载频,大大提高系统的载噪比,实现了弱回波信号的中频解调。就信号处理而言,本文介绍了一种全光纤脉冲LDV系统,该系统通过全数字距离门控信号处理方法实现了寄生反射和振动信号之间的分离。论文详细介绍了脉冲LDV系统,建立了回波信号的数学模型,设计了脉冲驱动信号,介绍了中频信号的处理流程,讨论了系统的载噪比和解调信噪比,最后对单频窄带信号和宽带语音信号进行了实验测试。结果表明,采用全数字距离门控方法,全光纤脉冲LDV系统可以达到散粒噪声限性能,显着提高了系统的载噪比。通过检测超低能量脉冲从硬目标表面后向散射的弱回波来实现远距离目标的振动检测。3.本文分析了散斑、湍流及其耦合作用对信号衰落的影响机理。根据衍射理论,建立了自由空间散斑传输模型,模拟了不同聚焦条件下的静态散斑强度及相位分布;通过讨论散斑互相关函数得出散斑平移和散斑沸腾之间的行为差异。充分考虑湍流的影响,将自由空间散斑传输模型修改为双程激光传输模型,通过模拟不同尺度的湍流相位屏,并将其放入双程激光传输模型中在目标平面上讨论湍流的相位波动、光束漂移和光束扩展,在接收平面上观察湍流驱动散斑的演化规律。研究了由本振光和散斑光的二次干涉在探测器平面上形成的散斑场的统计特征,即在强本振下,强度服从莱斯分布,而相位服从以本振光相位为中心的高斯分布。当接收孔径内存在多个散斑时,中频信号振幅会衰减,分析了这种由多散斑引起的退相干效应以及信号衰落对中频信号的影响。最后,讨论了偏振分集接收和空间分集接收两种抑制载波衰落的方法。4.本文开展了LDV系统在远距离语音侦听上的应用研究,由于目标振动特性在远距离语音侦听中至关重要,因此论文介绍了平板目标受迫振动模型,并对纸张、铝合金、布料和PVC等平板状材料进行了仿真与实验。结果表明,纸张和PVC材料的振动响应更好,更适合作为侦听目标。论文进行了自研脉冲LDV在23m距离和120m距离上的侦听语音效果对比实验,发现回波能量是影响远距离语音侦听的另一个关键因素,通过二次辅助聚焦手段能有效地提高回波能量,从而使听音效果得到极大改善。大量实验表明,在远距离语音侦听中,散粒噪声和散斑噪声普遍存在,为了提高侦听语音的质量,提出了一种时频掩模降噪方法,有效地抑制侦听语音中的噪声。
杨洋[7]（2020）在《光纤F-P干涉传感器高分辨动态解调技术及应用研究》文中研究指明光纤法布里-珀罗（F-P）传感器凭借其抗电磁干扰、电绝缘、灵敏度高、本质安全、分辨率高等特点,被认为具有广泛的工业应用前景。光纤F-P传感器的高分辨率动态解调技术对存在明显的振动干扰下的结构倾斜监测,航空涡轮发动机、核潜艇发动机以及核反应堆的动态应变监测具有至关重要的作用。本文主要对光纤F-P腔长的高分辨率动态解调技术及其在倾斜和应变动态测量方面的应用进行了深入的研究,对光纤F-P传感器的高速高分辨率稳定的测量工作具有重要意义。本论文的主要工作如下:针对目前光纤F-P腔全相位解调方法容易产生跳模的问题,对基于Buneman频率估计和全相位的F-P腔长解调算法的原理进行了深入的研究,分析了其跳模产生的原因和影响因素,在此基础上,采用干涉信号频谱和相位谱的直接读取法获得干涉条纹周期数和相位,并用干涉光谱初相位的预估计补偿技术,降低了因Buneman频率估计误差以及初相位漂移对跳模的影响,实现了 70 kHz的解调速率和0.027 nm的腔长解调分辨率。针对低光谱分辨率下FBG解调困难的问题,提出了一种基于Buneman频率估计公式的FBG中心波长动态解调方法。该方法在2 kHz的光谱采集速率以及0.156 nm光谱分辨率条件下,获得了 0.048 pm的FBG中心波长解调分辨率。面对振动干扰下倾斜测量困难的问题,设计了一种基于竖直悬臂梁结构的光纤F-P倾斜传感器,采用改进的F-P动态解调算法和高速光谱仪得到实时腔长信号,并从中分离出与倾角有关的直流量,实现在振动环境中的倾斜测量。该传感器在±1.048°的倾角范围实现了 0.01 "的静态倾角分辨率;存在振动情况下仍能得到0.91 "的动态倾角分辨率。为了实现倾斜与振动加速度双参量的同时测量,本文还设计了一种基于单摆结构的光纤F-P振动倾斜双参量传感器,采用轻柔、机械强度高和温度不敏感的碳纤维绳作为摆绳,凭借单摆模态较为单一的振动特性,利用实时解调的绝对腔长信号直流与交流信号的分离以及对振动频响曲线的非线性拟合实现了倾斜角度与振动加速度幅值的同时测量。提出了一种瑞利散射增强本征光纤F-P干涉（REIFPI）用于动态应变测量的方案,REIFPI由飞秒激光脉冲在纤芯上写入的纳米光栅缺陷构成。利用改进的F-P动态解调技术,实现了 800℃高温环境下动态应变检测,且应变测量分辨率达到0.6 με,解决了高温环境中振动测量的难题。
张照鹏[8]（2020）在《高性能光频域反射仪及其应用研究》文中认为光反射仪技术是一种对光纤链路进行无创检测的手段,对于保障光纤通信链路的正常工作具有重要作用。光纤传感技术是伴随着光纤通信技术发展而出现的。光纤传感器以光纤作为外界参量的感知和传导介质,相较于传统电类传感器,光纤传感器具有体积小、重量轻、抗腐蚀、抗电磁干扰和易组网等优势。自光纤传感技术出现以来,光反射仪技术以其分布式和准分布式测量能力,成为光纤传感技术的重要分支。在光反射仪技术的各种实现方式中,光频域反射仪（Optical frequency domain reflectometry,OFDR）在空间分辨率和测量灵敏度等方面具有优势,因此吸引了学术界和产业界大量关注和研究。当前基于外部调制方法产生扫频探测光的OFDR系统已经能够实现理想的测量距离和空间分辨率性能。然而,该系统还存在以下几点问题:首先是基于外部调制方法产生的扫频探测光的扫频范围有限,限制了其空间分辨率性能进一步提升;其次是系统的解调效率还比较低,限制了其在一些对测量速度有一定要求的场景中的应用。而在基于OFDR的传感应用方面,也普遍存在测量分辨率较低,测量距离较短以及频率响应受限等问题。本文围绕光频域反射仪在光纤链路监测和传感应用中系统综合性能提升方法展开。除此之外,本文还讨论了光频域反射仪应用于其它领域的可能性,为该技术的进一步拓展提供了思路。本文的主要内容和创新点如下:1)在OFDR系统性能提升方面,提出以下两点改进方案:一是针对基于相位噪声补偿的光频域反射仪（Phase-noise-compensated OFDR,PNC-OFDR）中,由于算法复杂造成处理效率较低下问题,提出一种基于硬件电路的快速处理算法。该算法降低了原算法复杂度,从而提升了运算效率。在此基础上,开发了相应硬件电路,即基于现场可编程门阵列（Field-programmable gate array,FPGA）的数据处理电路系统。得益于FPGA流水线并行处理方式,该系统可以实现对PNC-OFDR的实时解调。二是针对基于外部调制方法所产生的线性扫频光,其扫频范围受限问题,提出一种基于电光双光梳的宽扫频范围OFDR系统。在该系统中,我们以光频率梳作为OFDR系统探测光源,用于拓展其扫频范围。为了避免各阶梳齿之间的频谱混叠,用双光梳方式进行信号接收,并在后期数据处理中将以各阶梳齿为光源得到的瑞利信号合成一个相位连续的、等效扫频范围扩大的瑞利信号,同时,该方法没有引起扫频线性度恶化。该方案可以有效提升OFDR系统中扫频探测光的等效扫频范围和空间分辨率。最终,该方案实现了120GHz等效扫频范围,系统空间分辨率为1.86mm。2)在OFDR传感应用方面,提出以下两点改进方案:一是针对基于OFDR的分布式应变传感系统综合性能受限问题,我们基于单模光纤的一维散射模型,建立了针对分布式应变传感系统的数学仿真模型,并对系统中主要噪声及其表现形式进行了分析。在实验中,通过克服系统主要噪声,实现了长距离（25km）、高应变分辨率（<100n）测量结果。在此基础上,结合高阶边带调制和注入锁定技术,实现了高空间分辨率（0.83m）分布式应变传感。二是针对传统的基于脉冲探测光反射仪的振动传感系统中测量距离和最大频率响应相互制约的问题,提出一种基于相位敏感光频域反射仪探测光纤弱反射阵列的准分布式振动传感方案。得益于光频域反射仪系统以连续波作为探测光的特点,可以连续记录待测光纤在振动发生时的不同状态,从而克服了基于脉冲探测光反射仪的振动传感系统中传感距离和频率响应之间相互制约的问题,并在实验中实现了100km测量距离,20k Hz频率响应的振动传感。3)为了拓展光频域反射仪的应用领域,我们提出一种基于瑞利散射的高分辨率光波长变化测量方案。利用瑞利图形对光波长的高灵敏度依存性,可以从瑞利图形的变化中解调出光波长变化。而以光频域反射仪探测方法获得的瑞利图形,得益于其解析解的获得,可以实现光波长变化的自参考解调,无需提前建库,因此简化了系统处理流程,增加了解调便捷性。最终,该方案实现了64am分辨率波长变化测量。该内容为光频域反射仪应用于新的领域提供了思路。综上所述,本文旨在通过分析光频域反射仪在光纤链路监测和传感应用中的限制因素,提出相应解决方案,进一步增强其性能表现和实用性。除此之外,还将光频域反射仪应用于新的领域,进一步拓展了其应用范围。
常新宇[9]（2020）在《基于激光外差干涉法的微振动测量系统的研究》文中提出MEMS（Micro Electro Mechanical System,微机电系统）器件依据可动结构来实现相应的功能,其主要发展趋势是器件越来越小,频率越来越高。为了保证器件的性能,振动特性测量必不可少,不仅要求测量其谐振状态的振幅和相位等基本信息,而且需要获得其它振动模态下的信息。因此微振动测量仪器应该具备高带宽、高测量灵敏度和大的振幅测量范围等特点。激光外差干涉技术具有灵敏度高,受环境影响小等优点,但是传统外差技术存在一定的局限性,其测量带宽和振幅测量范围不能够满足各类MEMS器件的测量需求。本文以解决此问题为出发点,重点开展了激光外差干涉系统的搭建,完善,性能测试以及应用等方面的研究工作。具体内容可归纳为:1、本文基于外差干涉法的基本原理搭建了扫描探针式激光外差干涉仪系统,系统包括光路和电路部分,光路部分为被测振动信号调制和混频的单元,电路部分为信号解调单元。对电路系统的频率相关的效率系数进行了标定和测试,从而扩大了系统可测振动的频率范围,仅受探测器和解调电路中电子器件的带宽限制。为系统编写了控制和数据处理软件,实现了数据的同步采集和实时处理。2、通过实验对所搭建系统的性能和参数进行了测试。首先根据系统电路的传递函数给出了测量带宽和等效噪声带宽的计算方法,说明了测量时间与带宽的关系,以方便不同测试需求下带宽和时间的设置与选择;对系统进行了噪声分析,提出了提高系统信噪比的方法;通过实验验证了系统的测量准确性和频率测量范围;通过实验对系统的测量灵敏度进行了测试。3、提出了扩大系统振幅测量范围的方法,对外差干涉的原理进行了扩展,引入了第一类贝塞尔函数,通过解方程的方式求解其振幅。分析了方法中的近似程度,并对提出的方法进行了实验验证。4、应用搭建的系统对PMUT（Piezoelectric Micromechanical Ultrasonic Transducer,压电式微机械超声换能器）器件的不同振动模态进行了测试和分析。首先说明了器件中声波的传播模式,并对器件进行了有限元仿真计算。将系统对器件扫描测量的结果与仿真结果进行了对比,分析了被测器件的品质因数Q并得出其色散曲线,为器件的性能分析提供了依据。
姜逸菲[10]（2020）在《基于三维电子散斑干涉技术口腔正畸力学特性实验研究》文中进行了进一步梳理错牙合畸形是常见的口腔疾病之一,近年来,国内外越来越多患者通过正畸治疗来改善口腔健康和面部外观。正畸治疗通过矫治力直接或间接作用于颌骨,引起牙槽骨改建等一系列牙周组织反应,进而促使牙齿移动。因此,在口腔正畸领域,研究牙周组织力学特性及面部颌骨的生物力学行为,是推动正畸治疗发展的基础和动力。本文基于电子散斑干涉技术（ESPI）高精度、非接触式、全场实时测量的特点,利用时间相移剪切散斑干涉技术对面部颌骨开展三维应变实验研究,以及利用ESPI离面振动测试系统测量人体牙槽骨的弹性模量值,主要的研究工作包括:1、介绍了电子散斑干涉技术（ESPI）变形测量的基本原理,以及在静态变形测量中常用的相移技术与滤波技术等。详细论述了基于时间平均相减模式的ESPI振动测量原理,以及振动测量中常用的振幅波动法、扫频共振法,并提出本实验所搭建的EPSI离面振动测量系统与实验具体的操作方法。2、利用双散斑干涉测量系统,基于时间相移剪切散斑干涉技术,模拟口腔咬合状态,对相同载荷作用下的干尸头骨进行三维应变测量研究,获得与离面变形导数/、/和面内应变分量/、/、/及/相关的相位图。以下颌骨为重点研究对象,对各应变分量的分布进行了定性与定量分析。3、通过ESPI离面振动测量系统,提出了新型牙槽骨弹性模量测量方案,并应用有限元方法验证试验方案的可行性,以及对实验模型进行设计优化。研究了不同湿度状态、牙位及牙根层面对牙槽骨弹性模量的影响,以及分析了试验中可能存在的误差因素,并提出相应建议措施。
二、Composite-Light-Source Interferometer for Real-Time Micro-Vibration Measurements（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Composite-Light-Source Interferometer for Real-Time Micro-Vibration Measurements（论文提纲范文）
（1）显微散斑干涉测量方法与技术的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 适用于微结构的测量技术 |
| 1.2.1 接触式测量技术 |
| 1.2.2 非接触式测量技术 |
| 1.3 显微干涉测量技术的发展历程及研究现状 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 2 显微电子散斑干涉测量技术 |
| 2.1 显微电子散斑干涉基本原理 |
| 2.2 散斑干涉条纹的获取方法 |
| 2.3 相位提取方法 |
| 2.3.1 基于条纹的分析方法 |
| 2.3.2 基于相位的分析方法 |
| 2.3.3 多种相位提取方法之间的比较 |
| 2.4 相位展开算法 |
| 2.5 图像预处理及降噪 |
| 2.5.1 图像预处理技术 |
| 2.5.2 特定噪声及其消除方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 显微散斑动态干涉测量技术的研究 |
| 3.1 Linnik显微散斑干涉测量系统 |
| 3.1.1 激光光源 |
| 3.1.2 CCD探测器 |
| 3.1.3 显微物镜 |
| 3.1.4 测量系统 |
| 3.2 单点位移测量 |
| 3.3 有限元分析 |
| 3.4 整体位移测量 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 外差显微散斑干涉测量技术的研究 |
| 4.1 常规外差调制技术 |
| 4.2 外差干涉测量原理 |
| 4.3 测量光路 |
| 4.4 MEMS位移测量 |
| 4.5 噪声环境下的外差对比实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 大视场显微散斑干涉测量技术的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 原理 |
| 5.3 测量实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于正交相位的显微散斑微振动测量方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 理论基础 |
| 6.3 模拟仿真 |
| 6.4 实验 |
| 6.4.1 镜面干涉实验 |
| 6.4.2 散斑干涉实验 |
| 6.4.3 散斑干涉面测量 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）单频固体激光Mach-Zehnder干涉仪微振动测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 激光测振技术国内外研究现状 |
| 1.3 本论文主要研究内容 |
| 2 单频固体激光Mach-Zehnder干涉仪微振动测量方案设计 |
| 2.1 激光多普勒测量原理 |
| 2.2 激光相干测量结构 |
| 2.2.1 迈克尔逊干涉仪 |
| 2.2.2 马赫-曾德干涉仪 |
| 2.3 单频固体激光Mach-Zehnder干涉仪微振动测量方案设计 |
| 2.3.1 激光多普勒外差干涉微振动测量方案设计 |
| 2.3.2 激光多普勒外差干涉微振动测量理论分析 |
| 2.4 激光多普勒信号的模型分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 单频固体激光Mach-Zehnder干涉仪微振动测量系统硬件设计 |
| 3.1 信号调理电路设计 |
| 3.1.1 同相交流放大电路 |
| 3.1.2 带通滤波电路 |
| 3.2 模数转换电路设计 |
| 3.3 FPGA设计 |
| 3.4 SDRAM存储模块设计 |
| 3.4.1 SDRAM简介 |
| 3.4.2 SDRAM的控制及时序 |
| 3.5 数据传输电路设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 激光多普勒信号的分析与处理 |
| 4.1 多普勒信号的特性分析 |
| 4.1.1 多普勒信号的基本形式 |
| 4.1.2 多普勒信号的特点 |
| 4.2 多普勒信号处理方法 |
| 4.3 多普勒信号频率解算算法 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 单频固体激光Mach-Zehnder干涉仪微振动测量实验研究 |
| 5.1 实验系统组成 |
| 5.2 光路系统实验验证 |
| 5.3 单元模块验证 |
| 5.3.1 信号调理电路 |
| 5.3.2 模数转换电路 |
| 5.3.3 SDRAM验证 |
| 5.3.4 数据传输电路验证 |
| 5.4 微振动测量实验研究 |
| 5.4.1 实验方法 |
| 5.4.2 振动频率测量与结果分析 |
| 5.4.3 振动幅值测量与结果分析 |
| 5.5 振动测量误差分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（3）多芯光纤多参量一体化同步感知系统及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 土木工程健康监测的迫切需求 |
| 1.1.2 光纤传感技术的应用与发展 |
| 1.1.3 现有光纤传感技术面临的问题 |
| 1.2 多芯光纤传感器研究现状 |
| 1.2.1 多芯光纤简介 |
| 1.2.2 多芯传感光纤研究现状 |
| 1.2.3 多芯传感光纤面临的问题 |
| 1.3 研究思路 |
| 1.4 研究内容及章节安排 |
| 1.5 研究主线 |
| 第二章 七芯光纤功能设计与多参量同步感知性能 |
| 2.1 光纤传感原理 |
| 2.1.1 点式光纤传感原理 |
| 2.1.2 分布式光纤传感原理 |
| 2.2 七芯传感光纤选型与纤芯功能优化设计 |
| 2.2.1 面向工程的多芯光纤传感功能 |
| 2.2.2 多芯光纤选型与七芯光纤优势 |
| 2.2.3 七芯光纤纤芯功能布局原则与优化设计 |
| 2.3 七芯光纤单参量独立感知性能测试与系数标定 |
| 2.3.1 应变单参量感知性能测试与标定 |
| 2.3.2 温度单参量感知性能测试与标定 |
| 2.3.3 振动单参量感知性能测试与标定 |
| 2.4 七芯光纤多参量同步感知性能测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 七芯传感光纤封装及其应变传递机制 |
| 3.1 七芯传感光纤制备、封装与工程铺设 |
| 3.1.1 七芯传感光纤制备技术 |
| 3.1.2 七芯传感光纤封装方法 |
| 3.1.3 七芯传感光缆铺设与走线方式 |
| 3.2 七芯传感光纤/缆的应变传递机制 |
| 3.2.1 应变传递理论模型 |
| 3.2.2 应变传递有限元分析 |
| 3.2.3 封装材料特性对应变传递机制的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 七芯传感光纤复合制品与多参量一体化同步解调仪 |
| 4.1 七芯传感光纤复合制品及其性能测试 |
| 4.1.1 智能碳板复合工艺、力学与感知性能测试 |
| 4.1.2 智能碳纤维布编织工艺、力学与感知性能测试 |
| 4.1.3 智能玻纤筋复合工艺、力学与感知性能测试 |
| 4.1.4 智能钢绞线复合工艺、力学与感知性能测试 |
| 4.2 多芯传感光纤多参量一体化同步解调仪 |
| 4.2.1 研制背景及其功能定位 |
| 4.2.2 硬件系统优化设计 |
| 4.2.3 数据预处理及可视化界面 |
| 4.2.4 关键指标测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于多参数优化算法的振动定量识别方法 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 Φ-OTD光纤散射模型多参数优化算法 |
| 5.2.1 φ-OTDR光纤散射模型 |
| 5.2.2 改进的多子群社会群体算法 |
| 5.2.3 光强-应变非单一映射关系及其分析策略 |
| 5.2.4 振动定量识别方法及其宏观指标 |
| 5.3 室内PZT振动定量试验 |
| 5.3.1 系统配置 |
| 5.3.2 结果分析 |
| 5.3.3 误差分析 |
| 5.4 室外岩土扰动定位及定量试验 |
| 5.4.1 试验方案 |
| 5.4.2 结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 七芯传感光纤多参量一体化同步感知系统应用 |
| 6.1 针对钢梁的多参量同步感知系统应用 |
| 6.1.1 钢梁的挠曲变形及温度感知 |
| 6.1.2 钢梁的整体振动感知 |
| 6.1.3 结论 |
| 6.2 针对油气管道的多参量同步感知系统应用 |
| 6.2.1 管道模型的变形及温度感知 |
| 6.2.2 管道模型的振动感知 |
| 6.2.3 结论 |
| 6.3 某周界安防工程的多参量同步感知系统应用 |
| 6.3.1 工程概况 |
| 6.3.2 技术方案 |
| 6.3.3 扰动定位指标 |
| 6.3.4 多工况、多参量监测结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论及创新点 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读博士期间发表的文章 |
| 攻读博士期间主持的科研项目 |
| 攻读博士期间获授权的专利 |
（4）基于光纤F-P干涉的振动测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 激光测量振动发展现状 |
| 1.2.2 多通道或多点测量发展现状 |
| 1.3 本文结构安排 |
| 第二章 光纤F-P干涉的基础理论研究 |
| 2.1 常见干涉型光纤传感器分析 |
| 2.2 光纤F-P型振动信号测量理论分析 |
| 2.2.1 传统F-P干涉测振原理分析 |
| 2.2.2 光纤F-P干涉测振原理分析 |
| 2.3 光纤F-P型振动信号的仿真及实验验证 |
| 2.4 光纤F-P型振动信号的解调 |
| 2.4.1 强度解调 |
| 2.4.2 相位解调 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于光纤F-P干涉的双路振动测量方法 |
| 3.1 单PD双路测振理论分析 |
| 3.2 单PD双路测振结构仿真及实验分析 |
| 3.3 双路测振结构实验分析 |
| 3.3.1 实验光路及实验设备介绍 |
| 3.3.2 双路独立测量振动结构分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于差分的F-P干涉振动测量方法 |
| 4.1 3dB耦合器输出臂相位差分析 |
| 4.2 基于差分的F-P干涉技术检测 |
| 4.3 基于差分的F-P干涉仿真分析 |
| 4.4 基于差分的F-P干涉实验分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于差分的F-P干涉振动测量在标定系统中的应用 |
| 5.1 PDV校准PZT的振动测量分析 |
| 5.2 实验结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 总结 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
（5）激光自混合干涉信号重构与解调关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 激光自混合干涉效应的国内外研究现状 |
| 1.2.1 激光自混合干涉效应的原理和特点 |
| 1.2.2 激光自混合干涉效应的国外研究现状 |
| 1.2.3 激光自混合干涉效应的国内研究现状 |
| 1.3 激光自混合干涉在振动测量领域的研究进展 |
| 1.4 本领域存在的问题 |
| 1.5 本文的主要研究内容与结构安排 |
| 第2章 激光自混合干涉效应的理论及数值模拟 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光自混合干涉效应的理论 |
| 2.2.1 无光反馈激光器Fabry-Pérot谐振腔模型 |
| 2.2.2 有光反馈激光器Fabry-Pérot三镜腔模型 |
| 2.2.3 有光反馈激光器输出光功率 |
| 2.3 激光自混合干涉效应的数值模拟 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于多次Hilbert变换的二次包络提取相位解卷方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多次Hilbert变换相位解卷算法研究 |
| 3.2.1 Hilbert变换原理 |
| 3.2.2 多次Hilbert变换相位解卷流程 |
| 3.3 适度反馈条件下二次包络提取算法 |
| 3.4 基于多次Hilbert变换算法的SMI信号重构数值模拟 |
| 3.5 实验装置和测试结果 |
| 3.5.1 实验装置 |
| 3.5.2 弱反馈和适度反馈水平条件下位移重构实验 |
| 3.5.3 不同振幅对位移重构的影响 |
| 3.5.4 不同振动频率对位移重构的影响 |
| 3.5.5 不同波形振动对位移重构的影响 |
| 3.5.6 受散斑干扰的自混合干涉信号振动测量实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于局部极值检测的SMI信号重构方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 局部极值点检测算法 |
| 4.2.1 弱反馈条件下目标振动位移 |
| 4.2.2 弱反馈下局部极值点检测 |
| 4.3 LMD算法的数值模拟 |
| 4.4 实验装置和实验结果及分析 |
| 4.4.1 实验装置 |
| 4.4.2 简谐振动测量实验与分析 |
| 4.4.3 不同振动波形测量实验 |
| 4.4.4 重构算法对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于相位调制的SMI信号解调技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光自混合干涉外腔正弦相位调制 |
| 5.3 激光自混合干涉信号正交解调算法研究 |
| 5.3.1 基于双软锁相的正交解调算法原理研究 |
| 5.3.2 简谐振动重构仿真验证 |
| 5.3.3 随机振动仿真验证 |
| 5.3.4 不同噪声干扰的仿真测试 |
| 5.4 实验装置和实验结果 |
| 5.4.1 实验装置 |
| 5.4.2 简谐振动测量实验结果与分析 |
| 5.4.3 不同振动波形实验 |
| 5.4.4 非合作表面物体振动测量实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）中远程光纤激光多普勒微振动检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 激光多普勒振动测量综述 |
| 1.2.1 研究进展评述 |
| 1.2.2 应用现状评述 |
| 1.3 本文的主要内容及结构 |
| 第2章 激光多普勒微振动检测理论研究 |
| 2.1 激光多普勒微振动检测基础 |
| 2.1.1 振动微多普勒效应 |
| 2.1.2 零差探测与外差探测 |
| 2.1.3 信号解调技术 |
| 2.2 外差探测系统性能表征 |
| 2.2.1 载噪比 |
| 2.2.2 外差效率 |
| 2.2.3 单模光纤耦合效率 |
| 2.3 全光纤激光多普勒测振技术研究 |
| 2.3.1 系统组成 |
| 2.3.2 光纤LDV存在的问题 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 光纤LDV载噪比提升方法研究 |
| 3.1 载噪比提升的光学方法 |
| 3.1.1 双站光学结构 |
| 3.1.2 收发合一的光学结构 |
| 3.2 载噪比提升的信号处理方法 |
| 3.2.1 单站全光纤脉冲LDV系统原理及搭建 |
| 3.2.2 回波信号建模 |
| 3.2.3 脉冲驱动信号设计 |
| 3.2.4 中频信号处理 |
| 3.2.5 载噪比与解调信噪比 |
| 3.2.6 窄带振动检测 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 信号衰落影响因素及其抑制研究 |
| 4.1 信号衰落的影响因素 |
| 4.1.1 散斑效应 |
| 4.1.2 动态散斑 |
| 4.1.3 大气扰动 |
| 4.2 信号衰落对外差探测的影响分析 |
| 4.2.1 二次干涉散斑的统计特性 |
| 4.2.2 多散斑退相干效应 |
| 4.2.3 信号衰落对中频信号影响仿真与实验 |
| 4.3 信号衰落的抑制方法 |
| 4.3.1 偏振分集接收 |
| 4.3.2 空间分集接收 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 激光多普勒微振动检测应用研究 |
| 5.1 目标振动特性 |
| 5.1.1 平板受迫振动模型 |
| 5.1.2 目标振动特性仿真与实验 |
| 5.2 远距离语音侦听实验 |
| 5.3 时频掩模语音降噪 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 导师简介 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）光纤F-P干涉传感器高分辨动态解调技术及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 光纤F-P传感器解调算法国内外研究现状 |
| 1.2.1 强度解调 |
| 1.2.2 相位解调 |
| 1.3 光纤倾斜传感器的国内外研究现状 |
| 1.3.1 光纤FBG倾斜传感器 |
| 1.3.2 干涉型光纤倾斜传感器 |
| 1.3.3 多参量光纤倾斜传感器 |
| 1.4 光纤振动传感器的国内外研究现状 |
| 1.4.1 强度检测型光纤振动传感器 |
| 1.4.2 干涉型光纤振动传感器 |
| 1.4.3 光纤FBG振动传感器 |
| 1.4.4 应对高温环境的光纤振动传感器 |
| 1.5 本文主要研究思路 |
| 2 光纤法布里-珀罗干涉传感原理 |
| 2.1 光学法布里-珀罗干涉仪原理 |
| 2.2 非本征光纤法布里-珀罗干涉(EFPI)原理与干涉对比度 |
| 2.2.1 空气介质EFPI干涉腔中基模光场模场半径与传播距离的关系 |
| 2.2.2 光纤EFPI双光束干涉原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 高分辨率高速动态测量绝对腔长解调算法 |
| 3.1 解调算法原理 |
| 3.1.1 基于光谱解析信号的离散傅里叶变换腔长解调 |
| 3.1.2 Buneman频率估计 |
| 3.1.3 改进的Buneman频率估计与全相位结合解调方法 |
| 3.2 解调方法性能分析 |
| 3.2.1 光程差解调动态范围 |
| 3.2.2 光程差解调分辨率 |
| 3.2.3 跳模的抑制 |
| 3.2.4 解调速率 |
| 3.3 实验装置 |
| 3.3.1 传感器解调系统构成 |
| 3.3.2 解调算法性能验证的实验装置 |
| 3.4 解调算法性能评估 |
| 3.4.1 腔长解调动态范围测量 |
| 3.4.2 腔长解调分辨率测量 |
| 3.4.3 解调结果跳变的抑制的测试 |
| 3.4.4 解调速率测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于改进的Buneman频率估计公式的FBG快速解调算法 |
| 4.1 FBG解调算法概述 |
| 4.2 基于Buneman频率估计公式的FBG动态解调算法原理 |
| 4.3 BBWE-FBG解调方法的实验验证 |
| 4.3.1 FBG样品的制备 |
| 4.3.2 验证BBWE-FBG解调方法的实验装置 |
| 4.4 BBWE-FBG解调方法的改进与实验验证 |
| 4.4.1 BBWE-FBG解调方法的改进 |
| 4.4.2 改进的BBWE-FBG解调方法的FBG静态应变测量实验 |
| 4.4.3 改进的BBWE-FBG解调方法的解调分辨率 |
| 4.4.4 改进的BBWE-FBG解调方法的动态测量性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 光纤F-P倾斜传感器动态测量研究 |
| 5.1 光纤F-P倾斜传感器动态测量概述 |
| 5.2 基于竖直悬臂梁的动态测量光纤F-P倾斜传感器 |
| 5.2.1 基于竖直悬臂梁的动态测量光纤F-P倾斜传感器设计 |
| 5.2.2 基于竖直悬臂梁的动态光纤F-P倾斜传感器实验装置 |
| 5.2.3 基于竖直悬臂梁的动态光纤F-P倾斜传感器动态测量性能测试 |
| 5.3 基于单摆结构的光纤F-P倾斜振动双参量传感器的研究 |
| 5.3.1 基于单摆结构的光纤F-P倾斜振动双参量传感器设计 |
| 5.3.2 基于单摆结构的光纤倾斜振动双参量传感器实验装置 |
| 5.3.3 基于碳纤维绳的光纤倾斜振动双参量传感器性能指标测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于飞秒激光直写技术的光纤IFPI在动态应变测量的研究 |
| 6.1 基于飞秒激光直写技术的光纤IFPI概述 |
| 6.2 基于飞秒激光直写技术光纤REIFPI原理 |
| 6.2.1 飞秒激光材料改性与纳米光栅缺陷形成的机理 |
| 6.2.2 基于飞秒激光直写技术的REIFPI干涉原理 |
| 6.3 基于飞秒激光直写技术的光纤REIFPI制作 |
| 6.4 基于飞秒激光直写技术的光纤REIFPI动态应变测量实验装置 |
| 6.5 基于飞秒激光直写技术的光纤REIFPI动态应变测量实验测试 |
| 6.5.1 动态应变测量分辨率 |
| 6.5.2 频率响应 |
| 6.5.3 动态测量性能 |
| 6.5.4 高温环境下的动态应变测量 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）高性能光频域反射仪及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光反射仪技术及其发展现状 |
| 1.1.1 光纤瑞利散射探测及应用 |
| 1.1.2 光纤布里渊散射探测及应用 |
| 1.1.3 光纤拉曼散射探测及应用 |
| 1.1.4 光纤反射点阵列探测及应用 |
| 1.2 本论文的研究意义和主要内容 |
| 第二章 光频域反射仪基本理论 |
| 2.1 光纤中瑞利背向散射的物理机理 |
| 2.2 光频域反射仪理论模型 |
| 2.3 光频域反射仪相位噪声理论模型 |
| 2.4 基于相位噪声补偿的光频域反射仪 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光频域反射仪系统性能提升方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于硬件电路的相位噪声补偿快速处理算法 |
| 3.2.1 相位噪声 |
| 3.2.2 相位噪声补偿算法 |
| 3.2.3 高阶相位噪声补偿 |
| 3.2.4 系统实现和实验结果 |
| 3.2.5 系统性能分析 |
| 3.2.6 相位噪声补偿算法的硬件电路实现 |
| 3.3 基于电光双光梳的宽扫频范围光频域反射仪系统 |
| 3.3.1 扩大光频域反射仪系统探测光扫频范围研究现状简介 |
| 3.3.2 基于电光双光梳的光频域反射仪系统 |
| 3.3.3 数值仿真 |
| 3.3.4 系统实现和实验结果 |
| 3.3.5 系统性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光频域反射仪传感应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于光频域反射仪的分布式应变传感研究 |
| 4.2.1 基于光频域反射仪的分布式应变传感研究现状简介 |
| 4.2.2 基于光频域反射仪的分布式应变传感系统数学仿真模型 |
| 4.2.3 系统实现和实验结果 |
| 4.2.4 系统性能分析 |
| 4.3 基于相位敏感光频域反射仪(φ-OFDR)探测光纤弱反射阵列的准分布式振动传感研究 |
| 4.3.1 基于反射仪的分布式和准分布式振动传感研究现状简介 |
| 4.3.2 基于φ-OFDR探测光纤弱反射阵列的准分布式振动传感系统 |
| 4.3.3 系统实现和实验结果 |
| 4.3.4 系统性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于光频域反射仪的高分辨率波长变化测量技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于随机散射光斑的光源谱特性分析技术简介 |
| 5.3 基于瑞利散射和光频域反射仪的光波长变化测量方案 |
| 5.3.1 方案原理 |
| 5.3.2 系统波长分辨率分析 |
| 5.3.3 数值仿真 |
| 5.3.4 系统实现和实验结果 |
| 5.3.5 系统性能分析 |
| 5.4 高分辨率波长测量技术的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
| 攻读学位期间申请的专利 |
（9）基于激光外差干涉法的微振动测量系统的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 射频MEMS器件的发展 |
| 1.1.2 射频MEMS器件的应用 |
| 1.1.3 射频MEMS器件的测量要求 |
| 1.2 微振动测量方法的国内外研究现状 |
| 1.2.1 微振动测量方法发展现状简介 |
| 1.2.2 测量方法分类及其原理和特点 |
| 1.2.3 干涉测量方法的对比总结 |
| 1.3 本课题的研究背景与主要工作 |
| 第2章 激光外差干涉振动测量系统设计 |
| 2.1 激光外差法测量微振动的理论分析 |
| 2.2 系统总体设计 |
| 2.2.1 外差光路系统设计及搭建 |
| 2.2.2 光路器件选择 |
| 2.2.3 电路系统设计及搭建 |
| 2.2.4 电路器件选择 |
| 2.3 系统电路的效率标定 |
| 2.3.1 电路频率响应效率的线性验证 |
| 2.3.2 电路频率响应效率测试 |
| 2.4 软件设计 |
| 2.4.1 数据同步采集软件设计 |
| 2.4.2 数据处理软件设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 激光外差干涉振动测量系统性能评价 |
| 3.1 扫描时间和测量带宽的计算和选择 |
| 3.1.1 等效噪声带宽与采样频率 |
| 3.1.2 测量时间与测量带宽 |
| 3.2 系统测量灵敏度与噪声分析 |
| 3.2.1 测量灵敏度及其影响因素 |
| 3.2.2 系统噪声分析 |
| 3.2.3 针对高频器件改善系统信噪比的方法 |
| 3.3 对系统性能的实验验证 |
| 3.3.1 对压电陶瓷的测试 |
| 3.3.2 对悬臂梁的测试 |
| 3.3.3 对FBAR器件的测试 |
| 3.3.4 系统灵敏度的测试 |
| 3.4 系统优缺点分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 仪器大振幅测量范围方法的实现 |
| 4.1 扩大仪器振幅测量范围的方法 |
| 4.1.1 第一类贝塞尔函数简介 |
| 4.1.2 方法的理论实现 |
| 4.2 方法中的近似 |
| 4.3 方法的软件实现 |
| 4.4 方法的实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 对压电微机械超声换能器的测试及分析 |
| 5.1 PMUT器件及其测试需求 |
| 5.1.1 PMUT器件概述 |
| 5.1.2 PMUT器件中声波的传播模式 |
| 5.1.3 品质因数 |
| 5.2 对器件在A_0模式下振动的测试与分析 |
| 5.2.1 单点扫频仿真与测试结果 |
| 5.2.2 谐振频率下全幅扫描测量结果及分析 |
| 5.2.3 高阶振动全幅仿真与扫描测量结果 |
| 5.3 对器件在S_1模式下振动的测试与分析 |
| 5.3.1 仿真计算结果 |
| 5.3.2 实际器件扫描测量结果 |
| 5.3.3 色散曲线的计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文的工作总结 |
| 6.2 本文的创新点说明 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）基于三维电子散斑干涉技术口腔正畸力学特性实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 牙槽骨及颌骨的结构及功能特点 |
| 1.2.1 牙槽骨的组织结构 |
| 1.2.2 牙槽骨口腔正畸生物力学机制 |
| 1.2.3 下颌骨的解剖结构 |
| 1.3 口腔正畸力学特性研究概况 |
| 1.3.1 口腔正畸生物力学机理 |
| 1.3.2 口腔正畸力学特性研究进展 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 电子散斑干涉测量技术 |
| 2.1 ESPI技术的概述 |
| 2.2 电子散斑干涉技术变形测量 |
| 2.2.1 位移测量原理 |
| 2.2.2 电子散斑干涉图的相位提取技术 |
| 2.2.3 电子散斑干涉图的滤波技术 |
| 2.3 电子散斑干涉技术振动测量原理 |
| 2.3.1 时间平均相减法 |
| 2.3.2 振幅波动方法 |
| 2.3.3 扫频共振判别法 |
| 2.4 振动测试系统设计与操作方法 |
| 2.4.1 实验测试系统设计 |
| 2.4.2 实验操作方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 剪切散斑干涉技术的下颌三维应变测量实验研究 |
| 3.1 下颌骨的生物力学特性概述 |
| 3.2 时间相移剪切散斑干涉技术测量原理 |
| 3.3 实验加载及光路测量系统 |
| 3.2.1 实验样本及加载装置 |
| 3.2.2 实验测量光路搭建 |
| 3.4 口腔下颌应变测量试验 |
| 3.4.1 试验过程 |
| 3.4.2 试验结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 牙槽骨的动态弹性模量测量 |
| 4.1 动态测试系统及测量方法 |
| 4.1.1 单自由度系统受迫振动原理 |
| 4.1.2 牙槽骨振动模型设计 |
| 4.1.3 弹性模量测量系统及方案 |
| 4.2 有限元方法验证及设计优化 |
| 4.2.1 牙槽骨模型振动模态的有限元模拟分析 |
| 4.2.2 基于有限元方法的模型尺寸设计优化 |
| 4.3 牙槽骨动态弹性模量测量试验 |
| 4.3.1 实验材料设备 |
| 4.3.2 实验过程 |
| 4.3.3 实验结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
四、Composite-Light-Source Interferometer for Real-Time Micro-Vibration Measurements（论文参考文献）
- [1]显微散斑干涉测量方法与技术的研究[D]. 高晨家. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]单频固体激光Mach-Zehnder干涉仪微振动测量技术研究[D]. 贠慧敏. 西安理工大学, 2021(01)
- [3]多芯光纤多参量一体化同步感知系统及应用[D]. 冯谦. 中国地震局工程力学研究所, 2021(02)
- [4]基于光纤F-P干涉的振动测量方法研究[D]. 刘冬冬. 东北石油大学, 2021
- [5]激光自混合干涉信号重构与解调关键技术研究[D]. 张子华. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [6]中远程光纤激光多普勒微振动检测技术研究[D]. 吴世松. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(01)
- [7]光纤F-P干涉传感器高分辨动态解调技术及应用研究[D]. 杨洋. 大连理工大学, 2020(01)
- [8]高性能光频域反射仪及其应用研究[D]. 张照鹏. 上海交通大学, 2020(01)
- [9]基于激光外差干涉法的微振动测量系统的研究[D]. 常新宇. 天津大学, 2020(01)
- [10]基于三维电子散斑干涉技术口腔正畸力学特性实验研究[D]. 姜逸菲. 东南大学, 2020(01)