基于自混合干涉效应的直接相位展开法位移测量的-毕业设计论文.PDF

基于自混合干涉效应的直接相位展开法位移测量的研究与应用 ， ， 成员， ， 成员， Ayesha Ehtesham Usman Zabit IEEE Olivier D.Bernan IEEE ， 高级成员， ， 高级成员 Gulistan Raja IEEE Terrry Bosch IEEE 摘要 自混合或光反馈干涉测量技术在位移和速度测量中得到了广泛的应用。对于小于λ /2 的度量信息检索，提出了各种相位展开方法。然而，这些方法计算量很大，需要大量的硬件 资源，从而阻碍了用于大带宽应用的实时嵌入式解决方案的开发。在这方面，一个简单而有 效的反馈相位恢复算法开展起来，称为连续样本展开 （ ）。对其误差性能进行了详细的 CSU 分析，分析了关键的光反馈参数对其性能的影响。通过建立调制激光功率之间的线性关系， 解释了为什么这样一个简单的算法能获得如此好的误差性能。 信号和激光相位在没有光反 馈的情况下，为特定范围的关键光反馈参数。我们将CSU 应用于各种模拟和实验采集的信 号上，利用 反演谐波和任意位移，并发现 用 精度在λ 左右，同时占用的时间和 smi csu /10 硬件资源也少得多。文中还介绍了基于 的 硬件设计结果，并与传统的分析相位展 fpga csu 开方法在最大时钟频率、延迟和芯片硬件资源等方面进行了比较。这种硬件比较有力地确立 了这种快速和计算光算法的优点，很容易适用于大带宽、嵌入式和实时传感应用。 关键词：位移测量 自混合 光反馈干涉测量 相位展开 1. 介绍 半导体激光器 自混合 或光反馈干涉 技术近二十年来在距离、流体、位移、 (LD) (SM) (OFI) 速度和振动研究领域应用广泛。与传统的干涉测量方法不同， 干涉技术的主要优点是其 SM 设置简单、紧凑 图 显示了典型的 传感器设置 ，从而导致了一个自对准的 具有成本效 ( 1 SM ) 益的传感应用技术。然而，从 干涉信号中恢复位移并不是一种直线向前的方法，因为它 sm 具有复杂的迟滞特性。 和 非线性条纹 （相对于目标运动）（参见图 ）。因此，先进的算 [1] 2 法需要精确地测量使用 传感器的远程目标的运动，详情如下。 SM 图 只需要激光封装和透镜即可测量位移的自混合激光传感器的原理图。压电换能器 1. 已被用作远程目标。变差 光输出功率 中的 由计算单元例如计算机或 设备 (PZT) P(T) s ( FPGA ) 处理，以便检索目标位移D(T)。 图2.(A) 目标位移；以及由。[29]对于α=5 和(B)C=0.2，(C)C=1，(D)C=2.4 和(E)C=5.5。 对于位移传感，SM 信号可以通过两个主要步骤进行处理：条纹检测和相位展开。在缺 乏强有力的反馈的情况下。每各条纹在一阶近似下对应于λ0/