光纖激光器自混合散斑實(shí)時(shí)速度傳感技術(shù)研究.pdf

1、出射激光照射在粗糙物體表面上,被粗糙面反射或散射的部分光會(huì)按原路返回,重新進(jìn)入激光腔內(nèi)與原光混合,調(diào)制激光器的輸出光功率,形成自混合散斑。輸出光探頭與粗糙物面的距離不同,或粗糙面的粗糙度不同,或粗糙面非靜止時(shí),速度不同等都會(huì)引起自混合散斑信號(hào)的改變。利用自混合散斑傳回的信息來(lái)分析被測(cè)物面的相關(guān)屬性是近幾年光纖激光器傳感研究的熱點(diǎn)之一。選擇一定粗糙度的待測(cè)物面,固定激光輸出探頭與被測(cè)物面的距離,控制被測(cè)面移動(dòng)的速度,利用光電探測(cè)器探測(cè)不同

2、速度下的散斑信號(hào),在計(jì)算機(jī)上對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理,可以得出速度與散斑信號(hào)的屬性值相關(guān)關(guān)系,利用二者的這種關(guān)系可以組建自混合散斑速度傳感系統(tǒng)。
　　 本文首先介紹了目前對(duì)1550nm的環(huán)形摻鉺光纖激光器已有的理論基礎(chǔ),并基于此對(duì)光纖激光器進(jìn)行了改進(jìn),分別提出了等效F-P腔光纖激光器和Q型腔光纖激光器。同時(shí)對(duì)不同腔型輸出的光功率作了理論推導(dǎo),得到了輸出光功率的表達(dá)式。然后,基于不同的摻鉺光纖激光器搭建了兩套自混合散斑速度傳感系統(tǒng),分別

3、采用兩種不同的信號(hào)處理方法——頻譜能量密度法和分形盒數(shù)法對(duì)不同系統(tǒng)采集的自混合散斑信號(hào)分析處理,得出散斑頻譜能量密度與被測(cè)目標(biāo)速度成近似的線性關(guān)系,散斑信號(hào)的分形盒數(shù)與速度成近似的指數(shù)關(guān)系。利用實(shí)驗(yàn)中的經(jīng)驗(yàn)公式,基于Labview軟件編寫(xiě)虛擬儀器,實(shí)現(xiàn)自混合散斑信號(hào)的快速采集,實(shí)時(shí)處理,及被測(cè)目標(biāo)速度的實(shí)時(shí)測(cè)量。接著,利用Matlab語(yǔ)言編寫(xiě)了濾波程序,采用自適應(yīng)濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波,提高了測(cè)速的精度。最后,通過(guò)編程對(duì)速度傳感系統(tǒng)進(jìn)行了