全光纖VISAR技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，激光干涉測速技術(shù)為傳統(tǒng)速度測試技術(shù)帶來了革命性的突破。自上世紀70年代以來，經(jīng)過40年的不斷發(fā)展，激光干涉測速技術(shù)先后經(jīng)歷了VISAR干涉儀(Velocity Interferometer System For Any Reflector)、F-P干涉儀(Fabry-Perot interferometer)、白光干涉儀、全光纖VISAR干涉儀(all-FiberVelocity Interferometer S

2、ystem For Any Reflector)等不同階段的研究。現(xiàn)今，全光纖VISAR技術(shù)由于其結(jié)構(gòu)緊湊，光源相干程度低、調(diào)試簡單、測量范圍廣、精度高等優(yōu)點已成為了非接觸速度測量技術(shù)的主流。
　　針對瞬態(tài)測量的需要，以解決沖擊波作用下的靶向自由面速度測試應(yīng)用為主要研究對象，本文對全光纖VISAR系統(tǒng)的工作原理及軟、硬件進行了較深入的研究與分析，并將其成功應(yīng)用于若干測試領(lǐng)域中，文章的主要創(chuàng)新有：
　　1.在光路結(jié)構(gòu)中引入3×

3、3光纖耦合器和直流檢測端，其作用是消除回光擾動對測試結(jié)果的影響，并為數(shù)字示波器提供外觸發(fā)信號從而獲取完整的干涉條紋。
　　2.針對測試環(huán)境需求，設(shè)計了抗偏轉(zhuǎn)、高回光效率的光收發(fā)透鏡組：中心波長1310nm，孔徑14mm，焦距26mm，可測量范圍50mm-2000mm，理論回光效率在70％以上。
　　3.在干涉條紋軟件處理中，解決了光強擾動信號對測試結(jié)果的影響，并通過條紋仿真驗證了該方法的正確性。
　　4.通過對振動臺的

4、加速度測試，并對比標準加速度計測量結(jié)果，首次在實踐中驗證了全光纖VISAR系統(tǒng)的測試準確性及可測量頻率范圍較廣的特點。
　　5.實現(xiàn)了全光纖VISAR技術(shù)在沖擊波作用下的靶向自由面速度測試，實驗在強擾動下實現(xiàn)較長時間測量(200μs)，這在國內(nèi)外幾乎沒有相關(guān)報道。
　　6.首次將全光纖VISAR技術(shù)應(yīng)用于飛片高速測量中，但由于實驗時數(shù)字示波器的限制及系統(tǒng)回光效率較低等原因，出現(xiàn)了欠采樣、條紋丟失及信噪比較差的情況，對測試結(jié)果

5、的準確性產(chǎn)生影響，但實驗仍然獲得飛片的飛行過程。
　　文章的結(jié)構(gòu)為：
　　第一章：介紹常見非接觸速度測試的幾種方法，并通過對比證明了激光干涉測速技術(shù)的先進性?；仡櫫思す飧缮鏈y速技術(shù)40年的發(fā)展歷史，與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。有代表性的介紹了邁克爾遜干涉儀、VISAR干涉儀和白光干涉儀的構(gòu)造與原理，尤其就系統(tǒng)帶寬和光源相干長度等問題進行討論，分析其做為速度測量工具的優(yōu)劣。
　　第二章：全光纖VISAR實驗光路是在L.LEVIN所

6、設(shè)計的光路基礎(chǔ)上，添加直流檢測端、光收發(fā)裝置及使用兩個3×3光纖耦合器而構(gòu)成的。該改進型光路更有利于全光纖VISAR的通用性與穩(wěn)定性。文章系統(tǒng)中所涉及的所有元件進行分析與討論。
　　第三章：重點提出了回光擾動明顯的非穩(wěn)態(tài)條紋軟件處理與分析方法。主要采用光強軟件歸零、消除回光擾動、高階濾波、信號歸一化等處理手段來提取較為穩(wěn)定的干涉條紋，并采用相位還原的方式獲取信號的相位差，求得所測信號的速度值。
　　第四章：本章節(jié)共記錄了四個